俄启动氮化镓晶体管研制工作 | 氮化镓缘何左右逢源，四无敌手？

• 盘点各国雷达装备 氮化镓成未来雷达新型材料
  

• 氮化镓正在变革电子战、雷达和军事通信
  

• 氮化镓技术的应用现状与发展趋势
  

• GaN离电子战应用还有多远？
  

俄罗斯电子控股公司启动前瞻性晶体管研制工作

来源：国防科技信息网

作者：潘蕊 工业和信息化部电子科学技术情报研究所

【据俄军工综合体网站2016年11月2日报道】俄罗斯电子控股公司启动前瞻性晶体管的研制工作，研制工作将运用世界最先进的科学技术解决方案。

其中，“脉冲星”国有厂已着手开始进行基于氮化镓的晶体管的设计——宽禁带半导体，开发生产不同型号电源、发展移动通信和航天通信的可能。该公司专家计划于2017年研制出试验样机。

与此同时，“礼炮”科研生产公司（下诺夫哥罗德）已开始研究自旋场效应晶体管（旋转是指拥有量子特性的基本粒子脉冲的时刻，与粒子旋转无关）。这种类型的半导体器件的突出特点是具有较高的晶体管状态转换速度，以及较低的功耗。

俄罗斯电子公司总经理伊戈尔·克斯洛夫表示，“半导体领域的新研发最终将确保未来技术装备的作战效果，使其不受所应用领域的限制。这也是未来数字化时代的基础，因此俄罗斯电子公司尽一切努力开发前瞻性研究，并运用其研制具有竞争优势的产品

基于氮化镓及其固溶体的异质外延结构是二极管和激光器等光电器件的重要组成部分，在无线电、电子、微波晶体管、信号放大器、开关晶体管、功率转换器等设备的运用日益广泛。

研制基于氮化镓的高功率开关晶体管在未来十年将显著缩小电源、适配器、充电设备的尺寸，并根本上降低其重量，提升电动设备和混合动力设备的效能。

基于氮化镓微波晶体管的第五代移动通信设备可凭借较宽的频率范围有效提升信息交换量。目前，“脉冲星”国营厂与俄罗斯科学院超高频半导体波段研究所（莫斯科）正在联合研发23~25GHz和57~64GHz的接收组件。这将有利于不久的将来研制基于宽带隙半导体的单片集成电路。

基于氮化镓的器件具有较高的抗辐射性能，适用于航天通信领域。

至于自旋场效应晶体管，目前世界上还未能做到批量生产。“礼炮”科研生产公司专家和下诺夫哥罗德洛巴切夫斯基大学物理技术科研试验学院学者正在进行自旋场效应晶体管领域的分析研究和专利检索。

氮化镓(GaN)缘何左右逢源，四无敌手？

21ic电子网（ID:weixin21ic）

作者：rocky

氮化镓组件将为功率半导体市场带来一阵春风

来源：OFweek工程网

根据Yole Developpement指出，氮化镓(GaN)组件即将在功率半导体市场快速发展，从而使专业的半导体业者受惠；另一方面，他们也将会发现逐渐面临来自英飞凌/国际整流器等大型厂商的竞争或并购压力。

根据Yole Developpement指出，氮化镓(GaN)组件即将在功率半导体市场快速发展，从而使专业的半导体业者受惠；另一方面，他们也将会发现逐渐面临来自英飞凌(Infineon)/国际整流器(International Rectifier；IR)等大型厂商的竞争或并购压力。

Yole估计，2015年GaN在功率半导体应用的全球市场规模约为1千万美元。但从2016-2020年之间，这一市场将以93%的年复合成长率(CAGR)成长，预计在2020年时可望达到3千万美元的产值。

目前销售GaN功率组件的主要半导体业者包括英飞凌/IR、宜普电源转换公司(Efficient Power Conversion；EPC)、GaN Systems与Transphorm等公司。

各大功率半导体业者的不同GaN功率晶体管专利

然而，这一市场也存在整并压力，这一点从英飞凌收购IR、英飞凌与松下(Panasonic)之间以及Transphorm与Furukawa之间的授权协 议，以及Transphorm与富士通(Fujitsu)之间的制造合作即可看出端倪。

根据与Yole共同分析GaN功率半导体市场的KnowMade公司首席执行官Nicolas Baron表示，英飞凌/IR拥有最佳的GaN功率专利组合，而其最大的竞争对手则是Transphorm。然而，这个IP的主导地位可能会有变化，因为像Transphorm、富士通与三菱电机(Mitsubishi Electric)等新加入市场的后进者，也可能成为主要的力量，从而改写市场样貌。Furukawa Electric借着将其GaN专利产品组合独家授权给Transphorm，也拥有了得以为其将技术导入市场的策略合作伙伴。

GaN(氮化镓)在微波射频领域的应用

    GaN作为微波射频器件的潜力来源于其带隙宽，键强度大、电子迁移率高的特征[3]。这也是其“第3代半导体”的名称由来（这里的代际划分基本根据是带隙宽度）。在微波射频领域，一般来说，功率表达式为电流和电压的乘积，即P=IU。处理同样的功率，人们总是希望提高工作电压而减少电流，因为电流是损耗（铜损）和发热的来源，不仅损失能量，而且降低器件和系统的可靠性。GaN高于硅和砷化镓材料的带隙宽度和键能，决定了它更高的工作电压。同时它还具有高的强场漂移速度，以及在高电子迁移率晶体管（HEMT）中二维电子气的面密度。适合在更高的工作电压和频率，以及更大的电流密度下工作，减少损耗和尺寸，提高性能、效率和可靠性。

    GaN器件的技术发展和商业应用主要的限制因素是材料质量，这一点在光电和微波领域情况类似。一直以来，由于大块GaN衬底体单晶的制备比较困难，所以GaN基LED以及微波器件都是异质外延器件，也就是在非GaN衬底上设法生长一层GaN单晶薄膜，再以此为基础以半导体前道工艺做成器件。常用的衬底材料有硅、蓝宝石和SiC。其中SiC与GaN的晶格匹配程度最好，生长的外延质量最高，并且SiC材料的导热性也最好，因此高端的LED和微波器件都以S iC为衬底。但是SiC衬底的成本很高，因此限制了这类器件在一些民用领域的广泛应用。在一些需要更高亮度光源的光电器件中，仍然希望能够使用GaN衬底的同质外延。这方面也有一些研发工作。但是目前并无成熟技术。目前在廉价的硅衬底上设法生长高质量（低缺陷密度）的GaN外延（GaN-onSi），是GaN各个应用市场最为期待的技术。例如2015年3月GO Scale Capital金沙江创业投资与橡树投资伙伴联合组成的基金收购飞利浦旗下从事汽车和发光二极管原件业务的公司Lumileds的多数股权的协议被美国政府监管部门外国投资委员会否决，原因是被认为与相关敏感技术有关。

    作为微波器件，SiC基GaN（GaNon-SiC）器件首先被应用于追求性能，对成本不敏感的军事领域，具体的器件类型是HEMT功放，比如“爱国者”的升级版陆基雷达就包含GaN微波器件。根据相关市场调查报告，2015年全球GaN微波器件的市场规模超过2亿美元。其中大部分仍然是军事领域中使用的SiC衬底上制作的HEMT功放。以著名的美国科锐（CREE）公司为例，其微波和功率器件部门（已经独立出来，新公司名为Wolfspeed）的主要产品为SiC衬底上的GaN微波器件，以及SiC同质外延上制作的功率器件。近年来这一部门的营业额大都在9000万美元左右，利润在40%以上[4]。一般认为其中大部分营收以及绝大部分利润来源于为高端军事应用服务的 GaN微波器件。