氮化镓行业报告：第三代半导体（17页）

行业报告下载 2023年05月25日 07:02 管理员

氮化镓（GaN）是一种宽禁带半导体材料，其禁带宽度达到 3.4eV，是最具代表性的第三代半导体材料之一。第三代半导体因为具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更优的抗辐照能力，更适合制作高温、高频、大功率及抗辐照器件，可广泛应用在高压、高频、高温以及高可靠性等领域，包括射频通信、雷达、卫星、电源管理、汽车电子、工业电力电子等。第三代半导体材料正在成为抢占下一代信息技术、节能减排及国防安全技术的战略制高点，是战略性新兴产业的重要组成部分。GaN 产业范畴大致包括：GaN 单晶衬底（以 SiC、Si、蓝宝石为衬底）、GaN 材料外延、器件设计以及器件制造。国内氮化镓企业以 IDM 模式为主，充分挖掘行业技术潜力，且有条件率先实验并推行新技术。随着行业规模不断拓展，设计与制造环节已经开始出现分工，如传统硅晶圆代工厂台积电已经开始提供 GaN 制程的代工服务。

从产业链各环节来看，欧美日企业发展较早，技术积累、专利申请数量、规模制造能力等方面均处于绝对优势，中国在自主替代大趋势下，目前在产业链各环节均有所涉足，在政策支持下已在技术与生产方面取得进步。氮化镓产业链上游主要包括衬底与外延片的制备。在 GaN 器件中，衬底的选择对于器件性能起关键作用，衬底也占据了大部分成本，因而衬底是 GaN 器件降低成本的突破口。由于 GaN 单晶衬底生长尺寸受限，通常在异质衬底（蓝宝石、SiC 和 Si）上生长外延片。目前 GaN 器件主要采用蓝宝石、SiC、Si 等衬底，但外延层 GaN 和异质衬底之间存在晶格失配和热失配问题，效率降低，研究者们正着力突破 GaN 单晶衬底的制备技术。目前 GaN 单晶衬底以 2-4 英寸为主，4 英寸已实现商用，6 英寸样本正开发。GaN 体单晶衬底的主要方法有氢化物气相外延法（HVPE）、氨热法，以及助熔剂法，上述三种方法对应的生长条件、生长速率和优劣比较如表 4 所示。

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