充电革命 第三代半导体材料氮化镓（GaN）的崛起

半导体行业在摩尔定律的“魔咒”下已经狂奔了50多年，随着半导体工艺的特征尺寸日益逼近理论极限，摩尔定律对半导体行业的加速度已经明显放缓。除了进一步发展在摩尔定律下的制造工艺外，寻找硅（Si）以外新一代的半导体材料，也就成了一个重要方向。在这个过程中，氮化镓（GaN）近年来作为一个高频词汇，进入了人们的视野。

GaN是一种新型的半导体材料，中文名为氮化镓，英文名称是 Gallium nitride。它是氮和镓的化合物，是一种直接能隙（Direct Bandgap）的半导体，也是一种宽禁带半导体材料。与碳化硅（SiC）一起被成为“第三代半导体材料”，而第三代半导体材料正凭借其优越的性能和巨大的市场前景，成为全球半导体市场争夺的焦点。

为什么GaN技术得到了发展？

与GaN相比，实际上同为第三代半导体材料的SiC的应用研究起步更早，而之所以GaN近年来更为抢眼，主要的原因有两点：第一，GaN在降低成本方面显示出了更强的潜力，目前主流的GaN技术厂商都在研发以Si为衬底的GaN的器件，以替代昂贵的SiC衬底；第二，由于GaN器件是个平面器件，与现有的Si半导体工艺兼容性强，这使其更容易与其他半导体器件集成。

氮化镓（GaN）具有更高的击穿电压（使用GaN时大于200V），能够承受高的输入/输出错配（通常》15：1VSWR），具有更高的结温，平均无故障时间为一百万个小时。此外，它还具有热导率高、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性。

相较于传统的硅基半导体，GaN能够提供显著的优势来支持功率应用，这些优势包括在更高功率获取更大的节能效益，以致寄生功耗大幅降低；GaN材料也容许更多精简元件的设计以支持更小的尺寸外观。这与半导体行业一贯的“调性”是吻合的。