國內碳化硅襯底氮化鎵材料試制成功，5G芯片國產化再進一步

據業內人士透露，作為蕪湖大院大所合作的重點項目，國產化5G通信芯片用新一代碳化硅襯底氮化鎵材料試制成功，打破國外壟斷。這標志著今后國內各大芯片企業生產5G通信芯片，有望用上國產材料。大數據傳輸、云計算、AI技術、物聯網，包括下一步的能源傳輸，對網絡傳輸速度及容量提出了越來越高的要求，大功率芯片的市場需求非常大。

氮化鎵有哪些優缺點

氮化鎵材料系列具有低的熱產生率和高的擊穿電場，是研制高溫大功率電子器件和高頻微波器件的重要材料，用氮化鎵制備出了金屬場效應晶體管(MESFET)、異質結場效應晶體管(HFET)、調制摻雜場效應晶體管(MODFET)等新型器件，是制作微波器件的優先材料。

氮化鎵的優點是禁帶寬度大(3.4eV)，熱導率高(1.3W/cm-K)，則工作溫度高，擊穿電壓高，抗輻射能力強;導帶底在Γ點，而且與導帶的其他能谷之間能量差大，則不易產生谷間散射，從而能得到很高的強場漂移速度(電子漂移速度不易飽和);GaN易與AlN、InN等構成混晶，能制成各種異質結構，已經得到了低溫下遷移率達到105cm2/Vs的2-DEG(因為2-DEG面密度較高，有效地屏蔽了光學聲子散射、電離雜質散射和壓電散射等因素);晶格對稱性比較低(為六方纖鋅礦結構或四方亞穩的閃鋅礦結構)，具有很強的壓電性(非中心對稱所致)和鐵電性(沿六方c軸自發極化)。在異質結界面附近產生很強的壓電極化(極化電場達2MV/cm)和自發極化(極化電場達3MV/cm)，感生出極高密度的界面電荷，強烈調制了異質結的能帶結構，加強了對2-DEG的二維空間限制，從而提高了2-DEG的面密度(在AlGaN/GaN異質結中可達到1013/cm2，這比AlGaAs/GaAs異質結中的高一個數量級)，這對器件工作很有意義。

氮化鎵的前景

氮化鎵的優點彌補了其缺點，特別是通過異質結的作用，其有效輸運性能并不亞于GaAs，而制作微波功率器件的效果(微波輸出功率密度上)還往往要遠優于現有的一切半導體材料。

除了軍用雷達的需求，在有爭議和擁擠的環境中運行的操作要求，以及能夠應對現代敏捷雷達和通信等優勢，將為RF GaN在電子戰市場帶來機會。在日益復雜的頻譜環境中，在更廣泛和更高帶寬上同時安全地傳輸語音、數據和視頻將支持軍事通信系統設計的趨勢。我們預計相關的元器件需求也將越來越多地受到RF GaN的支撐?！睙o線基站仍然是RF GaN的單一收入部分，其滲透率越來越高，同比增長超過20%。報告稱，雖然中國LTE部署的巨大推動已經結束，但無線行業在維護和在某些情況下壓縮5G部署時間表方面做得非常好。由此產生的5G基站部署將成為RF GaN的主要商業增長驅動力。

先進半導體應用服務部主管Eric Higham指出，“GaN改善了高頻、瞬時帶寬、線性度和環境性能，這使得設備制造商能夠開發出更高容量、更高功率和更高性能的無線電設備。5G部署將在多個方面為GaN提供機會，需求來自固定和移動應用，工作頻率低于6GHz，以及Ka頻段和更高毫米波頻段。無線回程和VSAT中的RF GaN器件的機會也在增長，我們也看到了相鄰RF能源市場的牽引力?！?br />