2021年中国氮化镓产业现状、重点企业经营情况及行业发展趋势
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原文标题:2021年全球氮化镓现状及趋势分析 , IDM模式为主 , 渗透率持续提升「图」
一、氮化镓产业概述
1、产业地位
随着半导体化合物持续发展 , 相较第一代硅基半导体和第二代砷化镓等半导体 , 第三代半导体具有高击穿电场、高热导率、高电子迁移率、高工作温度等优点 。 以SiC和GaN为代表物质制作的器件具有更大的输出功率和更好的频率特性 。
半导体基本材料发展历程
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【2021年中国氮化镓产业现状、重点企业经营情况及行业发展趋势】2、分类状况
氮化镓根据衬底不同可分为硅基氮化镓和碳化硅基氮化镓:碳化硅基氮化镓射频器件具有高导热性能和大功率射频输出优势 , 适用于5G基站、卫星、雷达等领域;硅基氮化镓功率器件主要应用于电力电子器件领域 。 虽然基于GaN衬底的GaN器件 , 在各个性能指标都处于领先水平 , 但是衬底价格过高 。 所以硅基和碳化硅基的GaN器件将会率先商用 。
氮化镓器件分类
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基于不同工艺类型GaN器件性能对比
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二、氮化镓技术背景
氮化镓制备主要分气相法及熔体法 , 其中气相法细分为氢化物气相外延法(HVPE)、气相传输法 。 熔体法细分为高压氮气溶液法(HNPSG)、助溶剂法/溶盐法、氨热法、提拉法 。 相较而言 , HVPE法厚膜质量及生长速率更高 , 系主流生方式 。 HVPE原理:整个过程在一个多层次温区热壁反应系统的完成 , 在温度为850度温区内放入金属Ga , 呈液态 , 后从热璧上层注入HCl气体 , 形成GaCl气体 , 后将CaCl气体传送至衬底 , 在1000-1100度温度下与氨气(NH3)反应 , 最终生成GaN晶体 。
氮化镓制备方法对比
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二、氮化镓产业影响因素
1、产业下游应用
氮化镓器件所用衬底主要包括碳化硅衬底、硅衬底、蓝宝石衬底、氮化镓衬底 。 射频器件可更好的满足5G宏基站、卫星通信、微波雷达、航空航天等军事/民用领域对射频器件的高要求 , 硅基氮化镓功率器件可在大功率快充充电器、新能源车、数据中心等领域实现快速渗透 , 氮化镓光电器件在MiniLED、MicroLED、传统LED照明领域应用优势突出 。
氮化镓的主要器件形式及下游应用
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2、氮化镓功率器件
硅基功率器件主要用于25V-6500V和相对低频的应用范围 , 典型应用场景包括工控、家电等;碳化硅功率器件的工作电压介于650V-3300V , 主要应用于相对高频和高压的场景;氮化镓器件工作电压相对较低 , 介于80V-600V之间 , 但具有很好的高频性能 , 主要应用场景包括快充、高端服务器、5G通信等领域 。 随着消费级快充、新能源汽车、数据中心的需求发展 , GaN功率器件市场规模有望从2020年的0.46亿美元增长至2026年的11亿美元(Yole数据) , 对应CAGR为70% 。
各类功率器件的适用范围
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