第三代半导体材料爆发！氮化镓站上最强风口

随着市场对半导体性能的要求不断提高，第三代半导体等新型化合物材料凭借其性能优势开始崭露头角，成为行业未来重要增长点。

相对于第一代（硅基）半导体，第三代半导体禁带宽度大，电导率高、热导率高。第三代半导体的禁带宽度是第一代和第二代半导体禁带宽度的近3倍，具有更强的耐高压、高功率能力。

氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)并称为第三代半导体材料的双雄，由于性能不同，二者的应用领域也不相同。

氮化镓、高电流密度等优势，可显著减少电力损耗和散热负载，迅速应用于变频器、稳压器、变压器、无线充电等领域，是未来最具增长潜质的化合物半导体。

与GaAs和InP等高频工艺相比，氮化镓器件输出的功率更大；与LDCMOS和SiC等功率工艺相比，氮化镓的频率特性更好。

随着行业大规模商用，GaN生产成本有望迅速下降，进一步刺激GaN器件渗透，有望成为消费电子领域下一个杀手级应用。

GaN主要应用于生产功率器件，目前氮化镓器件有三分之二应用于军工电子，如军事通讯、电子干扰、雷达等领域。

在民用领域，氮化镓主要被应用于通讯基站、功率器件等领域。氮化镓基站PA的功放效率较其他材料更高，因而能节省大量电能，且其可以几乎覆盖无线通讯的所有频段，功率密度大，能够减少基站体积和质量。

氮化镓在光电子、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。随着5G高频通信的商业化，GaN将在电信宏基站、真空管在雷达和航空电子应用中占有更多份额。

根据Yole估计，大多数Sub 6GHz的蜂窝网络都将采用氮化镓器件，因为LDMOS无法承受如此之高的频率，而砷化镓对于高功率应用又非理想之选。

同时，由于较高的频率会降低每个基站的覆盖范围，需要安装更多的晶体管，因此市场规模将迅速扩大。

Yole预测，GaN器件收入目前占整个市场20%左右，到2025年将占到50%以上，氮化镓功率器件规模有望达到4.5亿美元。

从产业链方面来看，氮化镓分为衬底、外延片和器件环节。

尽管碳化硅被更多地作为衬底材料（相较于氮化镓），国内仍有从事氮化镓单晶生长的企业，主要有苏州纳维、东莞中镓、上海镓特和芯元基等。

从事氮化镓外延片的国内厂商主要有三安光电、赛微电子、海陆重工、晶湛半导体、江苏能华、英诺赛科等。

从事氮化镓器件的厂商主要有三安光电、闻泰 科技 、赛微电子、聚灿光电、乾照光电等。

GaN技术的难点在于晶圆制备工艺，欧美日在此方面优势明显。由于将GaN晶体熔融所需气压极高，须采用外延技术生长GaN晶体来制备晶圆。

其中日本住友电工是全球最大GaN晶圆生产商，占据了90%以上的市场份额。GaN全球产能集中于IDM厂商，逐渐向垂直分工合作模式转变。美国Qorvo、日本住友电工、中国苏州能讯等均以IDM模式运营。

近年来随着产品和市场的多样化，开始呈现设计业与制造业分工的合作模式。

尤其在GaN电力电子器件市场，由于中国台湾地区的台积电公司和世界先进公司开放了代工产能，美国Transphorm、EPC、Navitas、加拿大GaN Systems等设计企业开始涌现。

在射频器件领域，目前LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）、GaAs（砷化镓）、GaN（氮化镓）三者占比相差不大，但据Yoledevelopment预测，至2025年，砷化镓市场份额基本维持不变的情况下，氮化镓有望替代大部分LDMOS份额，占据射频器件市场约50%的份额。

GaAs芯片已广泛应用于手机/WiFi等消费品电子领域，GaN PA具有最高功率、增益和效率，但成本相对较高、工艺成熟度略低，目前在近距离信号传输和军工电子方面应用较多。

经过多年的发展，国内拥有昂瑞微、华为海思、紫光展锐、卓胜微、唯捷创芯等20多家射频有源器件供应商。

根据2019年底昂瑞微董事长发表的题为《全球5G射频前端发展趋势和中国公司的应对之策》的报告显示，截至报告日，国内厂家在2G/3G市场占有率高达95%；在4G方面有30%的占有率，产品以中低端为主，销售额占比仅有10%。

目前我国半导体领域为中美 科技 等领域摩擦中的卡脖子方向，是中国 科技 崛起不可回避的环节，产业链高自主、高可控仍是未来的重点方向。第三代半导体相对硅基半导体偏低投入、较小差距有望得到重点支持，并具备弯道超车的可能。

1 Torr≈133.322 Pa=1.33322*10^-4MPa （兆帕）Torr： 压强单位，以前翻译为“乇”现翻译为“托”。原本的 1 Torr 是指“将幼细直管内的水银顶高一毫米之压力”，而正常之大气压力可以将水银升高 760 mm ，故此将1Torr定为大气压力的 1/760 倍。所以5 E-6 Torr ≈ 666.61 E-6 Pa =6.6661 E-3 mPa （毫帕！不是兆帕）5就是被乘数 ，E-6 是乘数，是10^-6。

常用半导体二极管的主要参数表13部分半导体二极管的参数类型参、数型、号最大整流电流/mA正向电流/mA正向压降（在左栏电流值下）/V反向击穿电压/V最高反向工作电压/V反向电流/pA零偏压电容/pF反向恢复时间/ns普通检波二极管2AP92.5402025051501002AP11101102501fH(MHz)402AP17101501301032000.960402101705022501030B45C60D75E90A20B30C40D50E601.520301501002CK75AD1502CK76AD200类型参、数型、号最大整流电流/mA正向电流/mA正向压降（在左栏电流值下）/V反向击穿电压/V最高反向工作电压/V反向电流/pA零偏压电容/pF反向恢复时间/ns整流极管2CZ52BH20.1125600同2AP普通二极管2CZ53BM60.315010002CZ54BM100.515010002CZ55BM20115010002CZ56BB6530.82510001N400140073011.150100051N53915399501.51.4501000101N5400540820031.2501000103.常用整流桥的主要参数表14几种单相桥式整流器的参数7、-数型号、不重复正向浪涌电流/A整流电流/A正向电压降/V反向漏电/pA反向工作电压/V最高工作结温/oCQL110.051.210常见的分档为：25，50，100，200，400，500，600，700，800，900，1000130QL220.1QL460.3QL5100.5QL6201QL740215QL86034.常用稳压二极管的主要参数表15部分稳压二极管的主要参数测试条件、参工作电流为稳定电流稳定电压下环境温度50oC稳定电流下稳定电流下环境温度10oC型、遨稳定电压稳定电最大稳定反向漏电动态电电压温度系最大耗散号/V流/mA电流/mA流阻/Q数/10-4/oC功率/W2CW512.53.5715-92CW523.24.5552-82CW5345.841150-642CW545.56.5103830-352CW5678.8271570.252CW578.59.8260.52082CW591011.8203092CW6011.512.55194092CW10345.850165120-642CW11011.512.520760.520912CW113161910520.540112CW1A5302402012CW6C153070812CW7C6.06.5103030303030IC=1mABVceo(V)12121824IC=1mA直流参数Icbo(MA)12121212Vcb=-10VIceo(MA)500500300300Vce=-6VIEBO(MA)121212500500500500Vcb=-6VIE=1mANp(dB)一8一一Vcb=-2VIE=0.5mAf=1kHzh；e(kO)0.64.50.64.50.64.50.64.5Vcb=-6VIE=1mAf=1kHzh”e(x10)2.22.22.22.2hoe(PS)80808080hfe一一一一hFE色标分档（红）2560；（绿）50100；（蓝）90150管脚EC（2）3AX81型PNP型锗低频小功率三极管表173AX81型PNP型锗低频小功率三极管的参数型号3AX81A3AX81B测试条件极限参数PcM(mW)200200ICM(mA)200200Tjm(oC)7575BVcbo(V)-20-30IC=4mABVceo(V)-10-15IC=4mABVebo(V)-7-10IE=4mA直流参数ICBo(MA)3015VcR=-6VIceo(MA)1000700Vce=-6VIEpo(MA)3015Veb=-6VVbes(V)0.60.6VCE=-1VIC=175mAVces(V)0.6568VCB=-6VIE=10mAhFE色标分档(黄)4055(绿)5580(蓝)80120(紫)120180(灰)180270(白)270400管脚EC(3)3BX31型NPN型锗低频小功率三极管表183BX31型NPN型锗低频小功率三极管的参数型号3BX31M3BX31A3BX31B3BX31C测试条件极限参数PcM(mW)125125125125Ta=25oCICM(mA)125125125125TjM(oC)75757575BVcbo(V)-15-20-30-40IC=1mABVceo(V)-6-12-18-24IC=2mABVebo(V)-6-10-10-10IE=1mA直流参数Icbo(MA)2520126Vcb=6VIceo(MA)1000800600400Vce=6VIebo(MA)2520126Veb=6VVbes(V)0.60.60.60.6Vce=6VIC=100mAVces(V)0.650.650.658f465aVcb=-6VIE=10mAhFE色标分档(黄)4055(绿)5580(蓝)80120(紫)120180(灰)180270(白)270400管脚E)C(1)3DG100(3DG6)型NPN型硅高频小功率三极管表193DG100(3DG6)型NPN型硅高频小功率三极管的参数原型号3DG6测试条件新型号3DG100A3DG100B3DG100C3DG100D极限参数PcmNW)100100100100ICM(mA)20202020bVcbo(V)30403040IC=100(iAbVceo(V)20302030IC=100(iAbVebo(V)4444IE=100pA直流参数IcBO(MA)0.010.010.010.01Vcb=10vIceo(MA)0.10.10.10.1Vce=10vIebo(MA)0.010.010.010.01Veb=1.5VVbes(V)1111IC=10mAIB=1mAVces(V)11130303030VCE=10VIC=3mAfT(MHz)150150300300Vcb=10VI,=3mAf=100MHzR=5Q交流参数Kp（dB）7777Vcb=-6VIE=3mAf=100MHzCb（PF）44440604060IC=100|iABVceo（V）30453045IC=100|iABVebo（V）4444IE=100pA直流参数Icbo（MA）0.50.50.50.5VcR=10VIceo（MA）1111Vce=10VIebo（uA）0.50.50.50.5Veb=1.5VVbes（V）1111IC=100mAIB=10mAVces（V）0.60.60.630303030Vce=10VIC=50mA交流参数fT（MHz）150150300300Vcb=10VlE=50mAf=100MHz%=50KP（dB）6666Vcb=-0VI口=50mAf=100MHzCob（pF）101010150管脚EBC6常用场效应管主要参数表22常用场效应三极管主要参数参数名称N沟道结型MOS型N沟道耗尽型3DJ23DJ43DJ63DJ73D013D023D04DHDHDHDHDHDHDH饱和漏源电流IDSS(mA)0.3100.3100.3100.351.80.35100.35250.3510.5夹断电压VGS(V)119|119|119|119|B19|119|2000200010003000100040002000最大漏源电压BVds(V)2020202020122020最大耗散功率PDNI(mW)10010010010010025100100栅源绝缘电阻rGS(0)108108108108108108109100管脚或CSDSG

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