氮化镓现在在市场上的占有率大吗？

　　调研公司IHS最新报告指出，2013-2020年硅基氮化镓晶圆在LED市场的市场年复合增长率将达到69%，届时占所有氮化镓LED市场的40%。

　　2013年，95%的GaNLED都是基于蓝宝石晶圆，而仅有1%的硅基晶圆，2013-2020年，硅基氮化镓LED将从蓝宝石和碳化硅晶圆手里抢占市场。

　　蓝宝石衬底的大尺寸生产是个难题，而硅晶圆可提供从8英寸-12英寸的生产，而且通常更便宜、供应更充足。硅晶圆制造行业很成熟，因此在销售上更有经济规模，也可降低LED成本。

GaN ，氮化镓 这是一种具有较大禁带宽度的半导体,属于所谓宽禁带半导体之列。它是微波功率晶体管的优良材料，也是蓝色光发光器件中的一种具有重要应用价值的半导体。GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SIC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。 GaN材料的缺点和问题 一方面，在理论上由于其能带结构的关系，其中载流子的有效质量较大，输运性质较差，则低电场迁移率低，高频性能差。 另一方面，现在用异质外延（以蓝宝石和SiC作为衬底）技术生长出的GaN单晶，还不太令人满意（这有碍于GaN器件的发展），例如位错密度达到了108~1010/cm2（虽然蓝宝石和SiC与GaN的晶体结构相似，但仍然有比较大的晶格失配和热失配）；未掺杂GaN的室温背景载流子（电子）浓度高达1017cm-3（可能与N空位、替位式Si、替位式O等有关），并呈现出n型导电；虽然容易实现n型掺杂（掺Si可得到电子浓度1015~1020/cm3、室温迁移率＞300 cm2/ V.s 的n型GaN），但p型掺杂水平太低（主要是掺Mg），所得空穴浓度只有1017~1018/cm3，迁移率＜10cm2/V.s，掺杂效率只有0.1%~1%（可能是H的补偿和Mg的自身电离能较高所致）。 GaN材料的优点与长处 ①禁带宽度大（3.4eV），热导率高（1.3W/cm-K），则工作温度高，击穿电压高，抗辐射能力强； ②导带底在Γ点，而且与导带的其他能谷之间能量差大，则不易产生谷间散射，从而能得到很高的强场漂移速度（电子漂移速度不易饱和）； ③GaN易与AlN、InN等构成混晶，能制成各种异质结构，已经得到了低温下迁移率达到105cm2/Vs的2-DEG（因为2-DEG面密度较高，有效地屏蔽了光学声子散射、电离杂质散射和压电散射等因素）； ④晶格对称性比较低（为六方纤锌矿结构或四方亚稳的闪锌矿结构），具有很强的压电性（非中心对称所致）和铁电性（沿六方c轴自发极化）：在异质结界面附近产生很强的压电极化（极化电场达2MV/cm）和自发极化（极化电场达3MV/cm），感生出极高密度的界面电荷，强烈调制了异质结的能带结构，加强了对2-DEG的二维空间限制，从而提高了2-DEG的面密度（在AlGaN/GaN异质结中可达到1013/cm2，这比AlGaAs/GaAs异质结中的高一个数量级），这对器件工作很有意义。 总之，从整体来看，GaN的优点弥补了其缺点，特别是通过异质结的作用，其有效输运性能并不亚于GaAs，而制作微波功率器件的效果（微波输出功率密度上）还往往要远优于现有的一切半导体材料。 编辑本段GaN器件制造中的主要问题 因为GaN是宽禁带半导体，极性太大，则较难以通过高掺杂来获得较好的金属-半导体的欧姆接触，这是GaN器件制造中的一个难题，故GaN器件性能的好坏往往与欧姆接触的制作结果有关。现在比较好的一种解决办法就是采用异质结，首先让禁带宽度逐渐过渡到较小一些，然后再采用高掺杂来实现欧姆接触，但这种工艺较复杂。总之，欧姆接触是GaN器件制造中需要很好解决的一个主要问题。

Saphlux在半极性衬底市场占有率在90%以上，现在好多人都觉得氮化镓的利用价值更高，所以用氮化镓做半导体也会是一种趋势

半导体材料是半导体产业发展的基础， 20世纪30年代才被科学界所认可。随着半导体产业的发展，半导体材料也从一代、二代发展到现在的第三代。本文着重分析第三代半导体材料之一氮化镓产业现状和发展趋势。

5G通讯的革命性转变重塑了射频技术产业，也为氮化镓射频器带来重大的市场机遇。第三代半导体具备耐高压、高频、高效、耐高温、抗辐射能力强等优越性能，是支撑新一代信息技术、节能减排和智能制造的“核芯”。美国、日本和欧洲各国已经进行战略部署，我国经过20年的发展，已经成为以半导体照明为主体的第三代半导体产业大国，近10年平均产值年增长率保持30%以上。

国家政策支持

最早《中国制造2025》计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。2016年，国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》，第三代半导体被列为国家科技创新2030重大项目“重点材料研发及应用”方向之一。

2017年，北京、江苏、山东和广东等地陆续出台促进化合物半导体发展的62项相关政策。地方政府出台“十三五规划”、“重点研发计划”、“科技创新规划”中涉及第三代半导体条款的政策有30条。

国内已经形成了第三代半导体产业发展的聚集区：京津冀、长三角、珠三角、和闽三角。政策支持新兴高技术产业发展对当地经济结构调整、产业转型升级起到积极的促进作用。我国在该领域已经迎来了从追赶到超越的历史机遇。

氮化镓专利中国专利量占全球的23%

全球范围内，氮化镓专利申请量排名前四的国家及地区是日本、中国、美国、韩国、中国台湾，其中中国专利量占全球的23%。主要机构包括：中科院、西安电子科技大学、中国电子科技集团等。这些专利布局主要集中在发光二极管、激光二极管、场效应晶体管、电极等电子器件领域以及沉积方法、外延生长等加工工艺上。如表1所示。

表1 氮化镓领域重点机构技术布局

(来源：中科院文献情报中心)

在电力电子领域，美国的产业链整体技术实力雄厚，欧洲主要集中在外延环节，亚洲企业在材料环节具有优势，日本信越、富士电机和台湾汉磊等在衬底和外延方面表现优异。

射频微波领域，全球有超过30家企业从事氮化镓半导体的研发，其中，实现商业化量产的企业仅有10家左右。美国、欧洲和日本在军事雷达和无线基站通信领域的技术世界领先。欧洲聚焦于5G通信，技术创新能力强。日本在氮化镓射频领域的研发应用多以民用为主，军用为辅。

半导体照明领域，日亚化学的LED芯片技术领先，德国欧司朗、荷兰飞利浦、韩国三星等在封装方面技术实力雄厚，中国木林森在全球LED分装方面营收排入前十。

在激光器方面，位于国际前列的企业为日本日亚、德国欧司朗。日本住友电工、日立电缆等企业在衬底材料方面技术储备深厚，而美国kyma公司、法国lumilog公司已经实现了2英寸氮化镓衬底的产业化开发。

在探测器方面，韩国Genicom公司和日本Kyosemi公司可批量供应氮化镓紫外探测器。Genicom公司已经推出了多款氮化镓紫外探测器模块化应用产品。更多重点企业及格局分布见表2。

表2 第三代半导体材料氮化镓生产企业格局

(来源：公开资料整理)

氮化镓单晶材料，苏州纳维、东莞中镓具备2~4英寸衬底材料的供货能力。氮化镓电力电子材料和器件方面，苏州能讯、苏州晶湛、江苏能华、杭州士兰微、江苏华功均已进入布局。氮化镓射频器件以高频、高效、大功率的特点广泛应用于雷达、电子战等军工领域，在解决国家重大安全需求上发挥了关键作用。台积电和稳懋是目前国内企业代工的主要平台，三安光电、苏州能讯已经布局，而中电13所、55所、29所(海特高新)已经在军用领域占据优势。中电13所已形成系列化氮化镓微波功率器件和MMIC产品，已被华为、中兴采用进行基站的研发。

5G通讯和半导体照明推动市场增长

5G通讯的革命性转变重塑了射频技术产业，也为氮化镓射频器带来重大的市场机遇。5G应用的频段数将达到50个以上，全球移动通讯网络支持的频段总数将超过90个。5G技术的高速率、低延迟特性对射频通信器件的功率、频率范围、传输效率及传输可靠性等提出了新的要求，这将促进氮化镓半导体材料市场的快速发展。

2016年我国半导体照明产业产值5216亿元，较2015年增长了22.8%，我国已经成为全球最大的半导体生产地，国内半导体照明相关企业超过3万家。而氮化镓衬底的发展将进一步提升LED性能。很多厂商已经开始研究氮化镓衬底应用于聚光照明和汽车照明，现在发展的障碍是由于价格原因。

2017年，氮化镓器件市场销售额达到20.8亿元，增速达到32.3%。氮化镓基LED由于应用市场较为成熟，占比高达70.0%;而在射频通信和功率器件领域，虽然氮化镓器件性能优势明显，但是由于价格始终居高不下，市场渗透率较低，合计占比不到30%，如图1。

图1 氮化镓器件市场应用结构(亿元)

(来源：金智创新行研中心)

国内投资热度高涨

近几年，国内投资热度高涨。根据第三代半导体产业技术创新战略联盟的统计，仅仅2017年一年，投产氮化镓材料相关项目金额已经超过19亿元。益丰电子6英寸硅基氮化镓晶圆生产线项目涵盖硅基氮化镓后道封装测试线和晶圆生产工艺线。奥瑞德投资14亿元用于氮化镓工艺技术及后端分装项目，北大青鸟投资5亿建设氮化镓晶圆片，年产量可达10万片，年利润2亿元，将填补国内自支撑氮化镓晶圆片的空白。

在政策和市场的双重推动下，第三代半导体材料氮化镓产业发展迅速。从研发角度看，中国专利量占全球的23%，排名第二，但美日欧产业化技术领先，军民两用是国内氮化镓材料的产业化特色，我国发展氮化镓半导体照明产业具有巨大的优势。预计未来，5G通讯和半导体照明将推动市场高速增长。