千亿风口下的第三代半导体GaN功率器件

第一代半导体材料以硅（Si）和锗（Ge）为代表，它们为半导体行业奠定了坚实的基础。随着技术的发展，第二代半导体材料以砷化镓（GaAs）和锑化铟（InSb）为核心，这些材料的高频和高速特性，为电子器件的性能提升提供了强大动力。而现今，以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等为代表的宽禁带半导体材料，作为第三代半导体材料，正因其优异的性能而备受瞩目，其中碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的发展尤为成熟。

GaN功率器件指使用氮化镓（Gallium Nitride，简称GaN）材料制造的功率半导体器件。其中，高电子迁移率晶体管（HEMT）是GaN功率器件中的一种重要形式。GaN HEMT器件因其独特的高电子迁移率特性，在高频和高功率的应用领域中表现出卓越的性能，成为现代电子设备中不可或缺的关键组件。

南京芯干线科技有限公司专注于功率半导体器件的研发，其产品线涵盖了Si MOS & IGBT、GaN HEMT、SiC MOS & SBD、IGBT以及SiC Module等多个领域。作为国内少数同时涉足碳化硅和氮化镓功率器件的企业之一，南京芯干线科技已经构建了多元化的产品矩阵，为下游客户提供了稳定且批量的供货能力。

公司目前拥有近60项产品，产品线覆盖了从40V到1700V的广泛电压范围，满足了不同应用场景的需求。产品应用覆盖消费类电源、工业类电源、新能源汽车、服务器电源、光伏储能、充电桩、工业自动化以及人工智能与AI算力等多个领域。

为了满足电源设计中高频回路环路小的要求，芯干线设计了独特的双门极驱动GaN HEMT，客户在进行PCB LAYOUT设计时可以根据实际灵活选用不同门级进行驱动电路设计，同时也大大缩小了GaN HEMT并联应用时的高频环路，产品特点如下：

“十四五”开局以来，我国对第三代半导体产业投入了前所未有的关注和支持，目标是促进这一产业的快速发展，增强产业链的自主性和可控性，并着力解决关键技术“卡脖子”问题。一些省份已经从原材料供应、芯片设计、晶圆制造到封装测试等多个关键环节，明确提出了半导体分立器件制造行业的具体发展目标。

据统计，2023年全球氮化镓半导体器件市场销售额已达到69亿元人民币，并预计到2030年将增长至99亿元人民币，年复合增长率（CAGR）为5.4%（2024-2030）。

随着第三代半导体技术的持续成熟和成本的逐步降低，氮化镓市场在近几年已经经历了价格的显著下降。这一趋势反映了氮化镓技术的进步和市场竞争力的提升。随着技术的进一步发展和应用领域的不断拓宽，预计氮化镓产品的价格将继续呈现稳中有降的趋势，这将有助于其在更多领域的普及和应用，从而推动整个氮化镓市场的持续增长。

GaN HEMT、Si MOS、SiC MOS应用区别

从晶圆的设计流程看：

（1） SI MOS首先将晶棒进行切割，然后直接在SI片上剖光、最终进行外延，光刻、离子注入扩散、高温退火等工序，做成MOS管。

（2） SI基GaN HEMT首先利用SI衬底上外延生长一系列的III-V族材料（例如AlN, GaN, AlGaN），然后通过光刻、化合物沉积等方式做成HEMT管。

（3） SIC MOS是在升华法生长的碳化硅衬底上利用例如CVD工艺进行同质外延，再采用热氧化，离子注入和刻蚀的方式制成MOS器件。

通过上述信息，我们可以得出结论：从材料成本来看，SiC（碳化硅）材料最贵，生产成本较高。从制造成本来看，GaN（氮化镓）的成本高于Si（硅）。

综合考虑性价比时，会发现Si因其成本较低，更适合应用于对成本敏感的低端消费类电子产品。SiC适合用于高温、高压的大功率应用场景。GaN非常适合用于需要小体积、中小功率、高频和高功率密度的场合。

随着氮化镓技术的日益成熟和成本效益的提高，我们有理由相信，氮化镓半导体器件将在未来的电子产业中扮演更加重要的角色，为各行各业的发展提供强大的动力。