上月中旬，中瓷電子（003031）發布公告稱，擬購買中電科技十三所氮化鎵通信基站射頻芯片業務等，一時間第三代半導體氮化鎵GaN在射頻領域的話題再度被點燃。
GaN是極為穩定的化合物，又是堅硬和熔點高的材料，其熔點為高達1700℃。同時，GaN有較高的電子密度和電子速度，其高電離度，也是在三五族化合物中最高的，因此受到高頻、高功率類別電子產品的青睞。
GaN目前主要的應用就在微波射頻、電力兩大領域。微波射頻具體而言，包含5G通訊、雷達預警、衛星通訊等應用；電力則包含智慧電網、高速軌道交通、新能源汽車、消費電子等。
高穩定、高頻率、低功耗、小尺寸特性適合5G市場
在穩定性與耐高溫、耐高壓之外，GaN同樣擁有良好的導電性、導熱性，因此在技術容許之后，能夠有效減少尺寸，進而縮小GaN相關產品的大小。另外，相較于硅基元件，GaN擁有更高的電子密度和電子速度，元件的切換速度是硅基元件的10倍以上，這讓GaN格外適合高頻率、高效率的電子產品。
GaN適合電壓40V至1200V的應用產品，尤其是汽車、工業、電信、特定的消費電子產品所需要的100V至600V電壓范圍，GaN正好能夠發揮最大的優勢。正因為如此，當5G追求高速度、低延遲，以及小型基地站時，擁有一定發展基礎的GaN取代了第二代半導體GaAs，成為新的趨勢。此外，GaN的射頻零組件具有小尺寸的特點，能有效在5G世代中節省PCB的空間，特別是手機內部空間上，且能達到良好的功耗控制。
在5G產品中，GaN主要應用在Sub-6GHz基地臺和毫米波(24GHz以上)的小基地站。Yole預估GaN射頻市場將從2018年的6.45億美元成長2024年的20億美元，CAGR達21%，這主要受電信基礎設施及國防兩大領域所推動，而衛星通信、有線寬頻和射頻也有一定的貢獻。
Qorvo?2.5-5GHz GaN RF Transistor
在要求高頻高功率輸出的衛星通訊中，市場預估GaN將逐漸取代GaAs成為新的解決方案。而在有線電視和民用雷達市場與LDMOS或GaAs材料相比，GaN的成本仍高，短期內大量取代的情況不易見。在GaN射頻領域主要由美、日兩國企業主導，其中，以美商Wolfspeed居首，住友電工、東芝、富士通等日商緊追在后，國內廠商如三安光電、海特高新、華進創威在此領域有涉足，但與國際大廠等相比技術差距大。
氮化鎵(GaN)技術不斷發展，通過不斷提高的功率密度、可靠性和縮小尺寸的增益，突破了可能的極限。GaN不再是僅用于國防/航空航天應用的技術，它在更復雜的應用中實現越來越高的頻率，例如相控陣、雷達、5G基站收發器、有線電視(CATV)、VSAT和國防通信。
原文始發于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：一文看懂第三代半導體氮化鎵GaN在射頻的應用
