在第三代氮化镓芯片时代，中国可以后来者居上吗？

好多小伙伴都没有听说过氮化镓，更不用说氮化镓芯片了。而且，氮化镓是第三代芯片，是不是觉得不可思议呢？

那么，芯片经历的三代芯片是什么呢？

第一代，硅芯片

第二代 砷化镓芯片

第三代 氮化镓芯片

这三代芯片，本文为大家科普一下，让大家有个大致的了解。

一． 硅芯片

硅芯片是大家极为熟悉的芯片了。我们以前使用的电脑，手机的芯片绝大多数都是硅芯片。不过，硅芯片虽然使用得较为广泛。

但是，它的极限大约是5纳米级别，如果想容纳更多的元器件在有限的空间内，硅芯片似乎走到了极致。我们不得不说，硅芯片对人类的巨大贡献，是它开辟了微电脑时代，智能手机时代。那么是不是硅芯片就做不了7纳米以下的芯片了呢？现在给出定论还为时过早。

二．砷化镓芯片

砷化镓属于人造半导体材料，

并且，砷化镓是原子晶体。这样，它具有良好的半导体性能外，砷化镓可作半导体材料，性能比硅更优良。

据报道砷化镓像硅一样容易使用，芯片运算的速度至少是硅片的2至3倍。砷化镓可以制成电阻率比硅、锗高3个数量级以上的半绝缘高阻材料。

三. 氮化镓芯片

氮化镓芯片，小米首先应用在快充上了。

实际上，氮化镓具有更好的导电性

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。

氮化镓现在备受关注，据报道，小米发布GaN快充 氮化镓GaN站上风口。

化镓用于器件设计与制造，主要应用于芯片，包括LED芯片、射频芯片、激光芯片与功率器件等。其中，氮化镓功率器件的应用场景之一就是小米10的充电器。射频芯片的重要应用场景是5G基站，这两个应用方向处于探索推广阶段，中国都走在了前面。

氮化镓被成为第三代半导体材料，想要在未来半导体领域竞争中追赶上外国企业，对这一领域的研究和应用至关重要。目前来说，在氮化镓这个领域我们还是较落后于国际先进水平，但有了国家的重点规划和支持还是能追赶上。

1、第三代半导体电力电子技术路线图

我国对氮化镓研究使用整体较晚，这一领域的技术上相对是落后的，但是作为第三代半导体材料起重要性不言而喻，因此国家一再给予重点扶持。在2018年时我国正式发布了《第三代半导体电力电子技术路线图》，该文件对我国氮化镓的发展提出了明确的路径，同时涉及到衬底/外延/器件、封装/模块、SiC应用、GaN应用这四个方面的具体应用。

可以说给整个行业非常具有指导意义，这个路线图的背后是工信部、科技部，以及各大院校和一些行业内的专业厂商，可以说是集全产业链从业成员，对未来这个领域的发展均有举足轻重的作用。

2、现有国产氮化镓产业链

对于氮化镓的研究虽然整体上较为落后，但这并不代表我们没有对应的产业链，事实上作为一种全新的半导体材料，氮化镓给了我们弯道超车的绝佳机会，可以彻底摆脱在第一代、第二代半导体上的上落后。

目前我国的氮化镓有着上、中、下较为完整的产业链（较好的企业总计大概有20余家），这包括衬底供应商、外延供应商、射频供应商、电子电力器件供应商、功率器件供应商、光东供应商以及代工厂商，涵盖了从氮化镓晶片生产一直到氮化镓芯片代工生产的全产业链。

比如代工厂商还海威华芯现在可以代工生产氮化镓各种高端芯片，生产的产品可以应用于5G、雷达、物联网等等。

3、氮化镓产品主要面向哪些领域

或许有人看到这次小米发布氮化镓充电器后，可能以为这材料只能应用于这种小配件上，其实这种想法是错误的，氮化镓的作为非常大，在很多核心领域都用上氮化镓芯片，我这里例举几个主要的应用领域。

相控雷达：军事器材中应用氮化镓很常见，比如在相控雷达中就已经大量应用氮化镓射频器件，而其他的如氮化镓功率器件也在一些军事设备中得到应用。

5G领域：目前国内5G正在如火如荼的发展中，而在5G这个通信领域设备中氮化镓是理想的基站建设材料。目前国内的ucloud和中兴都已经准备进入这个领域。

电动汽车：现在国内正在大力推进电动车，因此氮化镓也大有用武之地，功率器件可以给电动车提供加好的动力。

以上其实还只是一部分涉及领域，剩余还包括白电、机器人、物联网、新能源、互联网等领域也均能使用上。

Lscssh科技官观点：

综合而言，现在我们国产氮化镓已经是起步了，并且也有了较为明确的发展路线图，依靠国内庞大的市场，以及各种领域的应用需求，未来完全可以追赶上当前的一些外国企业。

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谢谢您的问题。我认为，中国企业已介入氮化镓芯片产业链中，发挥了重要作用，不应是后来居上。

氮化镓确实有前景。氮化镓(GaN)是第三代半导体材料，具有大强度、高熔点、高热导率、强化学稳定性等显著优点，主要生产功率器件。小米10的充电器用到了氮化镓，助推了业内对氮化镓的关注。有国外专业机构统计，2024 年氮化镓功率市场将达到 7.5亿美元的规模，年均增长近100%。

氮化镓芯片很有用。氮化镓用于器件设计与制造，主要应用于芯片，包括LED芯片、射频芯片、激光芯片与功率器件等。其中，氮化镓功率器件的应用场景之一就是小米10的充电器。射频芯片的重要应用场景是5G基站，这两个应用方向处于探索推广阶段，中国都走在了前面。

氮化镓产业链的中国元素。第一，上游。日本企业占据了氮化镓衬底的绝大多数市场，国内苏州纳维科技公司、东莞市中镓半导体科技公司涉足该业务。第二，中游。有国内的三安光电（生产LED外延片、芯片等）、海特高新（生产砷化镓、氮化镓等化合物芯片），士兰微公司生产功率器件，富满电子生产电源管理类芯片、LED控制芯片等，云南锗业生产高纯度砷化镓单晶。在这个产业链中，我们没有缺席，而且努力探索。第三，下游。有小米公司等在充电器上的应用。
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说到氮化镓可能很多朋友都不怎么熟悉，不了解的人还以为这是一种全新的半导体材料。

实际上氮化镓这种材料很早就诞生了，而且一直有应用，只不过最近一段时间被小米带火了。

2月13日，小米年度旗舰手机小米10正式发布，其中有一款手机搭载Type-C 65W氮化镓充电器脱颖而出。 雷军在发布会上介绍，氮化镓是一种新型半导体材料，做出的充电器体积特别小，充电效率却特别高，像小米氮化镓65W充电器，比标配的65W充电器体积要小一半，而要把Mi 10 PRO充满电只需要45分钟。

从雷军的介绍可以看出看出氮化镓是非常厉害的，但至于雷军所说的氮化镓是一种新型半导体材料，这个就有点扯淡了，实际上氮化镓并不是一个新鲜事物，它在国外已经推了十几年，国内也早有研究，早在1990年氮化镓就应用在在发光二极管中，1998年中国十大科技成果之一是合成纳米氮化镓。

只不过一直以来氮化镓应用领域并不是很广，大多都是应用在军工等高精尖领域，最近几年随着大家对氮化镓研究的不断深入，氮化镓的应用越来越广，而且最近几年开始成为第3代芯片材料。

与传统的硅芯片材料相比，氮化镓优势是非常明显的，传统的硅芯片材料本身就有一些缺陷，比如当温度超过200摄氏度后，硅基设备开始出故障 ，而相对来说，氮化镓的坚硬性好，熔点高达1700℃，其耐高温程度要远远超过普通的圭硅心片材料，此外氮化镓能应对的电场强度也是硅的50多倍。

也正因为氮化镓具有良好的耐热性能，因此由其制成的电子设备几乎不需要冷却，很多电子设备配备氮化镓晶体管后将不再需要高能耗的冷却系统，从而减少电子设备的能耗。

正因为氮化镓拥有优越的性能，所以目前它的应用范围越来越广，目前氮化镓目前的应用方向主要有三个：一是光电领域，如LED、VCSEL传感器等；二是功率领域，包括快充头、变频器、新能源汽车、消费电子等电子电力器件；三是射频领域，包括5G基站、军事雷达、低轨卫星、航天航空等领域。

而小米手机所搭载氮化镓充电器就属于功率领域的应用，但这个氮化镓充电器并不是由小米自己研发的，而是由小米所投资的一家美国公司供应，这家公司叫做纳微。

纳微成立于2014年，总部设立在美国洛杉矶，其创始团队主要来自于IR（国际整流器公司）和仙童半导体，其中微联合创始人Dan Kinzer，曾担任仙童半导体的首席技术官，是第一代硅功率MOS和第三代氮化镓功率芯片的联合发明者。

目前在氮化镓技术研究领域，美国中国是处于世界领先地位的，比如目前市场上比较知名的氮化镓代表势力中第一梯队有英诺赛科、纳微、EPC 等代表企业。

其中英诺赛科是中国的一家企业，英诺赛科创办于 2015 年 12 月，是一家专注于第三代半导体硅基氮化镓研发与产业化的高新技术企业，目前在中国珠海和苏州拥有两个研发和产业化基地，这家企业率先在全世界范围内率先实现了 8 英寸硅基氮化镓量产工艺，并先后推出系列产品，产品各项性能均达到国际领先水平。

由此可见在第3代半导体材料发展方面我国已经取得了很明显的优势，中国是有可能在第3代半导体材料方面实现弯道超车的。

最近随着5G的普及，第三代半导体的应用也越来越被行业和大众所关注，在5G芯片上也被大量应用，那究竟什么是第三代半导体氮化镓呢？它有什么过人之处？在新一代半导体的应用研发上我们能否做到后来居上，打破关键技术被外国“卡脖子”的命运呢？

什么是第三代半导体氮化镓？

说到第三代半导体，我们就应该回顾一下半导体的发展历史。第一代半导体最早是锗，后来应用最广泛的是硅，它们的特点是原料易得，所以被大规模使用，包括我们现在许多芯片都是近乎纯净的硅制备成硅单晶后在经过各种加工做成的。

第二代半导体是复合物，包括我们最常用的砷化镓等化合物，在早期的时候，它在功放等功能上具有明显的优势。但是由于砷元素有剧毒，比如砒霜中就含有砷元素，所以后来砷化镓就逐渐被禁用了。

再到后来，性能更加优越的的第三代半导体材料出现了。第三代半导体和第二代半导体一样都是复合物，研究最为广泛的当属氮化镓和碳化硅，以及氮化铝等。在应用方面，碳化硅在高电压、大功率等领域有着独特的优势，而氮化镓的转换频率可以做到很高，所以经常被应用于高频功放器件领域；氮化铝则因为其特色的性能，在民用上面涉及得比较少。

功率半导体是电动车的核心，LED是显示设备的核心，射频是5G通讯的核心，这三个的最基本就是碳化硅，所以才会由很多业内人士称碳化硅是半导体材料中的王者，而氮化镓形容成温柔而又文雅的女士，站在碳化硅这位巨人的肩膀上进行极致发挥，应该被誉为半导体材料的王后。

我国氮化镓的研究进展

自2018年中兴被美国制裁到2019ucloud被美国制裁，根源上仍然是我国半导体行业有重大短板，目前最为民众关注的就是能否利用第三代半导体弯道超车。第三代半导体投资并不是很大，重点是人才，注重人才的培养对后面的研发和部署都具有重大的战略意义。

而现在全世界最强大的5G领域国家是以中国，美国和欧洲为核心的，在这次全世界的5G标准的立项并且通过的企业也是中国占了大头，一共就有21项，其中包括中国移动10项，ucloud8项，中兴2项，联通1项，而以前一直处于霸主地位的美国只有9项。这些也足以可以说明5G标准的主导者当然是中国了。同时中国在5G上应用第三代半导体的技术也位居世界前列。

5G它是个庞大的体系，他的强大得由多方力量支撑，在这个体系中，我们中国除了芯片方面要稍微弱势一点，其他都是排在世界前列，而第三代氮化镓芯片时代也打破了以前一无所有的境遇。中国5G的发展，绝不仅仅是通信技术本身的开阔，更是对社会发展的影响，也会在很大程度上改变中国的实力。让我们的国家在国际上有着更大的话语权。

我认为中国必然后来居上，并且超越。

一个行业要领先具备④个要素

1.顶尖的人才。

2.足够的钱。

3。快速的市场化应用。

4。配套的产业链落地。

很显然，从小米手机快充的发布，第三代化合物在中国已经有了应用场景。

而且我们不差钱，有的是大量资本进入这个领域，来推动更广泛的应用和研发，可以想象，ucloud，中国卫星这种都会很快进入实质性的使用阶段，有了钱，还怕没人才吗？美国可能进行封杀，但挡得住吗？还有日本，这些顶尖人才研究成果可不是为了锁保险箱里的，都得过来合作。更重要的是，作为制造第一大国，我们有完备的产业链，那怕美国有再多的成果，都得往我们这进口元器件，原材料，没看见疫情发生全世界都得停产吗，为啥，中国元器件供货供不上啊，所以，合作，应用，领先，是大趋势，不可阻挡！

自从小米10上市起，氮化镓才走进了人们的视野，走到了全球科技的聚光灯下，让中国的科技又领先了世界一步。中国的好多家高科技上市公司这几天涨疯了，原来氮化镓咱中国才是老大，咱开始的晚，但是咱发展的快呀，后来居上是肯定的，没有哪个国家比咱中国的产量大用量大，多了，经验就更多了，超越美国不是梦。

中国肯定可以的，中国人比较聪明，再加上有现成的成品，可以缩短研发周期，开可以后来居上

不可能

我觉得凭借我国市场的不断壮大，只要有足够的市场去支撑，我国的半导体材料会有长足的进步，毕竟现在是市场决定经济的导向。