充電革命 第三代半導體材料氮化鎵（GaN）的崛起

半導體行業(yè)在摩爾定律的“魔咒”下已經(jīng)狂奔了50多年，隨著半導體工藝的特征尺寸日益逼近理論極限，摩爾定律對半導體行業(yè)的加速度已經(jīng)明顯放緩。除了進一步發(fā)展在摩爾定律下的制造工藝外，尋找硅（Si）以外新一代的半導體材料，也就成了一個重要方向。在這個過程中，氮化鎵（GaN）近年來作為一個高頻詞匯，進入了人們的視野。

GaN是一種新型的半導體材料，中文名為氮化鎵，英文名稱是 Gallium nitride。它是氮和鎵的化合物，是一種直接能隙（Direct Bandgap）的半導體，也是一種寬禁帶半導體材料。與碳化硅（SiC）一起被成為“第三代半導體材料”，而第三代半導體材料正憑借其優(yōu)越的性能和巨大的市場前景，成為全球半導體市場爭奪的焦點。

為什么GaN技術(shù)得到了發(fā)展？

與GaN相比，實際上同為第三代半導體材料的SiC的應用研究起步更早，而之所以GaN近年來更為搶眼，主要的原因有兩點：第一，GaN在降低成本方面顯示出了更強的潛力，目前主流的GaN技術(shù)廠商都在研發(fā)以Si為襯底的GaN的器件，以替代昂貴的SiC襯底；第二，由于GaN器件是個平面器件，與現(xiàn)有的Si半導體工藝兼容性強，這使其更容易與其他半導體器件集成。

氮化鎵（GaN）具有更高的擊穿電壓（使用GaN時大于200V），能夠承受高的輸入/輸出錯配（通常》15：1VSWR），具有更高的結(jié)溫，平均無故障時間為一百萬個小時。此外，它還具有熱導率高、耐高溫、抗輻射、耐酸堿、高強度和高硬度等特性。

相較于傳統(tǒng)的硅基半導體，GaN能夠提供顯著的優(yōu)勢來支持功率應用，這些優(yōu)勢包括在更高功率獲取更大的節(jié)能效益，以致寄生功耗大幅降低；GaN材料也容許更多精簡元件的設(shè)計以支持更小的尺寸外觀。這與半導體行業(yè)一貫的“調(diào)性”是吻合的。