GaN射频器件具有高频、高功率、宽带宽、低功耗、小尺寸的特点,能在5G时代节省宝贵的PCB空间,并达到良好的功耗控制。GaN-on-Si有望挑战BTS和RF功率市场中现有的LDMOS解决方案。到2024年GaN射频市场空间可达20亿美元,CAGR达21%,主要由军用雷达和无线基础设施市场拉动。全球市场主要由以Cree和住友电工为代表的美日企业统治,国内厂商如三安光电、海特高新、华进创威在GaN RF HEMT领域有一定实力。

GaN在电源管理、发电和功率输出方面具有明显的技术优势。在600伏特左右电压下,其在芯片面积、电路效率和开关频率方面明显优于硅,这使电源产品更为轻薄、高效。并且,GaN充电器体积小、功率高、支持PD协议,有望在未来统一笔电和手机的充电器市场,市场前景广阔。预计2024年GaN电源市场将超过3.5亿美元,CAGR达85%,GaN快充是主要推动力量。全球市场由Infineon、EPC、GaNSystems、Transphorm和Navitas等公司主导,产品主要由TSMC,Episil、X-FAB代工。国内新兴代工厂中,三安光电和海特高新具有量产GaN功率器件的能力。

GaN 是一种III/V 直接带隙半导体,通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。具体而言,微波射频方向包含了5G 通信、雷达预警、卫星通讯等应用;电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费电子等应用;光电子方向包括了LED、激光器、光电探测器等应用。
第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗(Ge)元素半导体。它们在国际信息产业技术中的各类分立器件和集成电路、电子信息网络工程等领域得到了极为广泛的应用。
5G 时代,第三代半导体优势明显

第二代半导体材料是指化合物半导体材料,如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)、磷化铟(InP),以及三元化合物半导体材料,如铝砷化镓(GaAsAl)、磷砷化镓(GaAsP)等。还有一些固溶体半导体材料,如锗硅(Ge-Si)、砷化镓-磷化镓(GaAs-GaP)等;玻璃半导体(又称非晶态半导体)材料,如非晶硅、玻璃态氧化物半导体等;有机半导体材料,如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件,是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。

第三代半导体材料主要是以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带(禁带宽度Eg>2.3eV)的半导体材料。

GaN 优势明显,5G 时代拥有丰富的应用场景
氮化镓(GaN)是极其稳定的化合物,又是坚硬和高熔点材料,熔点为1700℃。GaN 具有高的电离度,在三五族化合物中是最高的(0.5 或0.43)。在大气压下,GaN 晶体一般是六方纤锌矿结构,因为其硬度大,所以它又是一种良好的涂层保护材料。GaN 具有出色的击穿能力、更高的电子密度和电子速度以及更高的工作温度。GaN 的能隙很宽,为3.4eV,且具有低导通损耗、高电流密度等优势。

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