国内碳化硅衬底氮化镓材料试制成功，5G芯片国产化再进一步

据业内人士透露，作为芜湖大院大所合作的重点项目，国产化5G通信芯片用最新一代碳化硅衬底氮化镓材料试制成功，打破国外垄断。这标志着今后国内各大芯片企业生产5G通信芯片，有望用上国产材料。大数据传输、云计算、AI技术、物联网，包括下一步的能源传输，对网络传输速度及容量提出了越来越高的要求，大功率芯片的市场需求非常大。

氮化镓有哪些优缺点

氮化镓材料系列具有低的热产生率和高的击穿电场，是研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料，用氮化镓制备出了金属场效应晶体管（MESFET）、异质结场效应晶体管(HFET)、调制掺杂场效应晶体管（MODFET）等新型器件，是制作微波器件的优先材料。

氮化镓的优点是禁带宽度大（3.4eV），热导率高（1.3W/cm-K），则工作温度高，击穿电压高，抗辐射能力强；导带底在Γ点，而且与导带的其他能谷之间能量差大，则不易产生谷间散射，从而能得到很高的强场漂移速度（电子漂移速度不易饱和）；GaN易与AlN、InN等构成混晶，能制成各种异质结构，已经得到了低温下迁移率达到105cm2/Vs的2-DEG（因为2-DEG面密度较高，有效地屏蔽了光学声子散射、电离杂质散射和压电散射等因素）；晶格对称性比较低（为六方纤锌矿结构或四方亚稳的闪锌矿结构），具有很强的压电性（非中心对称所致）和铁电性（沿六方c轴自发极化）。在异质结界面附近产生很强的压电极化（极化电场达2MV/cm）和自发极化（极化电场达3MV/cm），感生出极高密度的界面电荷，强烈调制了异质结的能带结构，加强了对2-DEG的二维空间限制，从而提高了2-DEG的面密度（在AlGaN/GaN异质结中可达到1013/cm2，这比AlGaAs/GaAs异质结中的高一个数量级），这对器件工作很有意义。

氮化镓的前景

氮化镓的优点弥补了其缺点，特别是通过异质结的作用，其有效输运性能并不亚于GaAs，而制作微波功率器件的效果（微波输出功率密度上）还往往要远优于现有的一切半导体材料。

除了军用雷达的需求，在有争议和拥挤的环境中运行的操作要求，以及能够应对现代敏捷雷达和通信等优势，将为RF GaN在电子战市场带来机会。在日益复杂的频谱环境中，在更广泛和更高带宽上同时安全地传输语音、数据和视频将支持军事通信系统设计的趋势。我们预计相关的元器件需求也将越来越多地受到RF GaN的支撑。”无线基站仍然是RF GaN的单一最大收入部分，其渗透率越来越高，同比增长超过20％。报告称，虽然中国LTE部署的巨大推动已经结束，但无线行业在维护和在某些情况下压缩5G部署时间表方面做得非常好。由此产生的5G基站部署将成为RF GaN的主要商业增长驱动力。

先进半导体应用服务部主管Eric Higham指出，“GaN改善了高频、瞬时带宽、线性度和环境性能，这使得设备制造商能够开发出更高容量、更高功率和更高性能的无线电设备。5G部署将在多个方面为GaN提供机会，需求来自固定和移动应用，工作频率低于6GHz，以及Ka频段和更高毫米波频段。无线回程和VSAT中的RF GaN器件的机会也在增长，我们也看到了相邻RF能源市场的牵引力。”