你可能难以想象，一片2英寸的氮化镓晶片可以生产出1万盏亮度为节能灯10倍、发光效率为节能灯3-4倍、寿命为节能灯10倍的高亮度LED照明灯；也可以制造出5,000个平均售价在100美元以上的蓝光激光器；氮化镓晶片还可以被应用在电力电子器件，使得系统能耗降低30%以上；它也将是未来微波通信的核心材料，并使得同样面积的微波基站传输覆盖面积比目前至少提升一倍以上。

众所周知，第一代半导体是硅，主要解决数据运算、存储的问题；第二代半导体是以砷化镓为代表，它被应用到于光纤通讯，主要解决数据传输的问题；而第三代半导体，除了碳化硅，就是近几年声名鹊起，后来者居上的“氮化镓”小哥了，它在光电的转化方面的突出性能，微波信号传输方面的高效率，让它一跃成为我们半导体行业的新晋“红人”，而且渐有取代“硅”派大哥之势！

如此神奇的“氮化镓”，其实早在1998年美国科学家研制出首个氮化镓晶体管后，便开始在半导体材料家族崭露头角，逐步扎根。最近几年，我国正在大力发展集成电路产业，作为电子产品重要材料和元件的第三代半导体材料氮化镓，自然而然地占据了C位。

2015年5月，国务院印发的《中国制造2025》，4次提到了以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体功率器件； 

2016年9月科技部专门成立国家重点研发计划“战略性先进电子材料”专项——面向下一代移动通信的GaN基射频器件关键技术及系统应用”， 建立“产学研用”协同创新产业链，完成自主可控的GaN基射频器件和电路成套技术，实现GaN器件与电路在通信系统的应用，推动我国第三代半导体在射频功率领域的可持续发展；

2018年7月，国内发布了《第三代半导体电力电子技术路线图》，主要从衬底/外延/器件、封装/模块、SiC应用、GaN应用等四个方面提出了中国发展第三代半导体电力电子技术的路径建议和对未来产业发展的预测；

成果方面，到目前为止，国内已有三条GaN生产/中试线相继投入使用，并在建了多个与第三代半导体相关的研发中试平台，在GaN衬底方面，类似纳维科技、中镓半导体等企业，已经小批量生产2英寸衬底，具备4英寸衬底生产能力，并开发出了6英寸衬底的样品。

如今的氮化镓，更是逐步走下神坛，走出实验室，从小到LED照明灯大到5G通讯，来到我们每个人的身边，潜移默化地影响着我们的生活。

起初，氮化镓这一半导体材料界的“新新人类”，最先在国防与航空领域有了用武之地。这位 “氮化镓”小哥在国防航空方面不遗余力地大展拳脚，成功吸引了电能资源、通讯等其他领域的注意目光，于是一场“氮化镓”的应用大戏在世界各地轮番上演。

GaN在国防航空领域的应用，现在这些GaN技术已经慢慢地正从军用转为民用。例如，汽车无人驾驶系统、60GHz频段的Wi-Fi技术、无线通信基站、还有就是5G通信。

GaN在5G方面的应用

GaN在电力领域的应用，随着电子产品的屏幕越来越大，充电器的功率也随之增大，尤其是对于大功率的快充充电器，使用传统的功率开关无法改变充电器的现状。而GaN技术可以做到，因为它是目前全球最快的功率开关器件，并且可以在高速开关的情况下仍保持高效率水平，能够应用于更小的元件，应用于充电器时可以有效缩小产品尺寸，比如使目前的典型45W适配器设计可以采用25W或更小的外形设计。

氮化镓充电器可谓吸引了全球眼球，高速高频高效让大功率USB PD充电器不再是魁梧砖块，小巧的体积一样可以实现大功率输出，比APPLE原厂30W充电器更小更轻便。将内置氮化镓充电器与传统充电器并排放在一起看看，内置氮化镓充电器输出功率达到27W，APPLE USB-C充电器输出功率30W，两者功率相差不大，但体积上却是完全不同的级别，内置氮化镓充电器比苹果充电器体积小40%。

从各大手机厂商和芯片原厂的布局来看，USB PD快充将成为目前手机、游戏机、笔记本电脑等电子设备的首选充电方案，而USB Type-C也将成为下一个十年电子设备之间电力与数据传输的唯一接口，USB PD快充协议大一统的局面即将到来。

GaN在无人驾驶技术中的应用，一方面，氮化镓场效应晶体管相较MOSFET器件而言，开关速度快十倍，使得雷达系统具备优越的解像度及更快速反应时间等优势，除此以外，由于氮化镓场效应晶体管可实现优越的开关转换，也推动了无人驾驶更高的准确性。

另一方面，在大力研发和推进自动化汽车普及过程中，汽车厂商和科技企业都在寻觅传感器和摄像头之间的最佳搭配组合，在有效控制成本且可以大批量生产的前提下，最大限度地提升对周围环境的感知和视觉能力。在众多化合物半导体材料中，氮化镓的传输速度明显更快，是目前激光雷达应用中硅元素的 100 甚至 1000 倍。这样的速度意味着拍摄照片的速度，照片的锐度以及精准度更优越，能够让我们更准确地描述道路前方的事物，进行变道的颜色预警。

氮化镓的优越性能推动全新及更广阔的激光雷达应用领域，除了无人驾驶汽车系统的应用，还包括支持电玩应用的侦测实时动作、以手势驱动指令的计算机等。

目前，氮化镓已经拥有了足够广阔的应用空间。作为第三代半导体新技术，也是全球各国争相角逐的市场，并且市面上已经形成了多股氮化镓代表势力，其中第一梯队有英诺赛科、纳微、EPC等代表企业。其中英诺赛科是目前全球首家采用8英寸增强型硅氮化镓外延与芯片大规模量产的企业，也是跻身氮化镓产业第一梯队的国产半导体企业代表。

近两年，大家对于这位后起之秀“氮化镓”的讨论和研究颇为热烈，很多人将其奉为半导体材料界的新“神明”，致力于把“硅”系器件“赶出”半导体市场！但任何一个新事物的出现，都需要经过时间的洗礼，回顾前两代半导体的演进发展过程，都历经了从实验室走向市场，完成商用化的考验，才最终走向成熟。而现在的“氮化镓”还刚刚走出实验室，初步进入应用市场，依旧处于考验的阶段。它也不是“万金油”，造价太贵，产能有限，应用替代还需要时间验证，这些都是氮化镓目前存在的很大局限，需要我们去一一克服的。

作为半导体行业的我们，应该欢迎“氮化镓”新成员的到来，但同时非神化、理性地去认识、研究它，积极攻克其技术难题，让它能够在市场需求量加速、大规模生产、工艺制程革新等加持下，早日实现应用升级，最终取代传统的硅基功率器件。努力，会让我们能够更早迎接这一刻的到来。