半導(dǎo)體的快速發(fā)展對(duì)制造集成電路設(shè)備的公司提出了大量要求。每一個(gè)新的硅節(jié)點(diǎn)都會(huì)帶來大量的新需求，很容易想象舊的設(shè)備很快會(huì)過時(shí)。雖然情況可能如此，但是設(shè)計(jì)精良的設(shè)備通?？梢赃m應(yīng)新的任務(wù)需求。

當(dāng)前氮化鎵之所以火爆的原因？

氮化鎵是第三代半導(dǎo)體材料之一，在半導(dǎo)體材料發(fā)展的三代技術(shù)中，第一代半導(dǎo)體材料以硅和鍺等元素半導(dǎo)體為代表，奠定了微電子產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)；第二代半導(dǎo)體材料以砷化鎵和磷化銦為代表，奠定了信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體材料，因具備禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速率高、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)越性能，是固態(tài)光源和電力電子、微波射頻器件的“核芯”，在半導(dǎo)體照明顯示、新一代移動(dòng)通信、能源互聯(lián)網(wǎng)、高速軌道交通、新能源汽車、消費(fèi)類電子等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、催生新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)將發(fā)揮重要作用。

就在前幾天，小米其旗艦手機(jī)發(fā)布會(huì)上推出了一款65W氮化鎵充電器，引發(fā)市場(chǎng)對(duì)氮化鎵的強(qiáng)烈關(guān)注。據(jù)介紹，氮化鎵材料具備高功率、高頻率、高導(dǎo)熱等優(yōu)勢(shì)，用在充電領(lǐng)域可在輸出大功率的同時(shí)保持充電器體積可控，因此獲得不少終端廠商青睞。

當(dāng)然，第三代半導(dǎo)體吸引的不僅僅是終端廠商，資本以及產(chǎn)業(yè)級(jí)的合作已然開啟。比如國(guó)內(nèi)企業(yè)康佳集團(tuán)，就聚集團(tuán)之力布局第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。作為一家中國(guó)領(lǐng)先的電子信息上市企業(yè)，半導(dǎo)體集成電路是康佳集團(tuán)的核心，而為了徹底解決中國(guó)缺芯少屏的困境，康佳發(fā)展半導(dǎo)體業(yè)務(wù)也勢(shì)在必行。

氮化鎵應(yīng)用市場(chǎng)可觀

一方面，小米和眾多處在這一風(fēng)口的3C電源企業(yè)，隨著普及浪潮的到來，氮化鎵快充開始滲透手機(jī)和筆記本等電子設(shè)備的配件市場(chǎng)，市場(chǎng)容量有望迅速擴(kuò)大，各大主流電商及電源廠也是摩拳擦掌。另外一方面，氮化鎵快充將逐漸被各大主流手機(jī)廠商做為inbox的標(biāo)準(zhǔn)配件，其市場(chǎng)規(guī)模更是異?？捎^，勢(shì)必會(huì)把氮化鎵技術(shù)的應(yīng)用推向又一個(gè)巔峰。

據(jù)悉，目前65W適配器已經(jīng)被廣大手機(jī)廠商所采用，2020年100W適配器將會(huì)出現(xiàn)在市場(chǎng)當(dāng)中。華為、三星、蘋果也在GaN技術(shù)上有著較深的積累，海思、中興微電子等也早有布局，據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，今年華為、vivo等手機(jī)品牌廠商還會(huì)推出GaN充電器。不過，有使用過GaN充電器的業(yè)內(nèi)人士表示，與Si相比，GaN充電器的體積并沒有小太多，發(fā)熱功率更大。

根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)估計(jì)，2024年，僅在手機(jī)和筆記本快充領(lǐng)域，氮化鎵市場(chǎng)可達(dá)3.58億美元；2018至2024年間市場(chǎng)規(guī)模的復(fù)合年增長(zhǎng)率將高達(dá)92%。其中，GaN快充市場(chǎng)2020-2023年間增速將達(dá)到55%。樂觀情況下，氮化鎵功率市場(chǎng)規(guī)模將超過7.5億美元。

使用了氮化鎵材料的電子產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)：小巧、高效、發(fā)熱低的特性?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，它可以解決5G時(shí)代的智能科技硬件產(chǎn)品在節(jié)能、小型化、大功率等多方面的要求。

除了快充細(xì)分領(lǐng)域，通常用于微波射頻、電力電子和光電子三大領(lǐng)域。具體而言，微波射頻方向包含5G通信、雷達(dá)預(yù)警、衛(wèi)星通訊等應(yīng)用；電力電子方向包括智能電網(wǎng)、高速軌道交通、新能源汽車、消費(fèi)電子等應(yīng)用；光電子方向包括LED、激光器、光電探測(cè)器等應(yīng)用。

再以氮化鎵在射頻領(lǐng)域的應(yīng)用為例。5G時(shí)代的核心是5G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵在于5G基站的鋪設(shè)，射頻氮化鎵有著輸出功率更大、頻率特性更好、瞬時(shí)帶寬更大、體積更小等多方面的優(yōu)勢(shì)，是5G基站功率放大器等元器件的絕配。

最大挑戰(zhàn)：量產(chǎn)難度高

也因?yàn)榈谌雽?dǎo)體材料后市看俏，所以也有不少?gòu)S商很早就開始投入研發(fā)，可望成為下一代的明日之星，惟就業(yè)者表示，要生產(chǎn)一片碳化硅晶圓并不難，困難的是要怎么從一片到一百片、一千片的量產(chǎn)能力，這些都受限技術(shù)、專利以及成本門檻，造成量產(chǎn)的挑戰(zhàn)。

以碳化硅來說，技術(shù)難度在于第一、在長(zhǎng)晶的源頭晶種來源就要求相當(dāng)高的純度、取得困難。

第二，長(zhǎng)晶的時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，以一般硅材料長(zhǎng)晶來說，平均約3-4天即可長(zhǎng)成一根晶棒，但碳化硅晶棒則約需要7天，由于長(zhǎng)晶過程中要隨著監(jiān)測(cè)溫度以及制程的穩(wěn)定，以免良率不佳，故時(shí)間拉長(zhǎng)更增添長(zhǎng)晶制作過程中的難度。

第三則是長(zhǎng)晶棒的生成，一般的硅晶棒約可有200公分的長(zhǎng)度，但長(zhǎng)一根碳化硅的長(zhǎng)晶棒只能長(zhǎng)出2公分，造成量產(chǎn)的困難。