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中國繼“量子芯片”量產(chǎn)后，在氮化鎵芯片技術(shù)上又一個(gè)重大突破。目前，中國氮化鎵芯片制造技術(shù)已全面打破美日壟斷，躋身全球第三。2020年9月，全球最大氮化鎵芯片工廠在蘇州建成投產(chǎn)。2022年2月，中科46 所成功制備出我國首顆 6 英寸氧化鎵芯片，達(dá)到國際最高水平。目前，國內(nèi)的快速充電器普遍用上了氮化鎵芯片。
氮化鎵激光器芯片主要干什么用?
氮化鎵被稱作第三代半導(dǎo)體，是當(dāng)今世界上最具潛力的半導(dǎo)體材料之一，并被預(yù)言將會(huì)在不久的未來改變世界。
★氮化鎵半導(dǎo)體，自1990年開始常用于發(fā)光二極管。
★2005年12月，德國半導(dǎo)體公司Infineon生產(chǎn)出世界上第一顆氮化鎵芯片。
★2008年8月，美國科銳公司（Cree）生產(chǎn)出世界上第一個(gè)商業(yè)化的氮化鎵芯片。
★2014年，日本和美國教授因發(fā)明藍(lán)光LED而獲得當(dāng)年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。
★2017年11月，英諾賽科(珠海)科技有限公司自主研發(fā)的中國首條8英寸硅基氮化鎵生產(chǎn)線在珠海投產(chǎn)。
★2023年3月，中國首條氮化鎵激光器芯片生產(chǎn)線在廣西投產(chǎn)。
該氮化鎵激光器目前覆蓋近紫外（375 nm）至綠光（532 nm）的波長范圍，相比于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器，氮化鎵激光器具有光譜范圍廣、熱調(diào)制頻率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，在照明、顯示、金屬加工、國防、航天航空、量子通信等領(lǐng)域有廣泛用途。
該技術(shù)來自北京大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)20多年的刻苦攻關(guān)，在數(shù)十項(xiàng)國家級和省部級科研項(xiàng)目的大力支持下，攻克了氮化鎵半導(dǎo)體激光器相關(guān)的主要科學(xué)和技術(shù)問題，建立了芯片制備技術(shù)中的8大核心工藝，打破國外企業(yè)長期的技術(shù)壟斷，有力實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。
中國第三代半導(dǎo)體氮化鎵芯片打破美日壟斷
2021年，發(fā)展第三代半導(dǎo)體寫入國家“十四五”規(guī)劃、列為國家戰(zhàn)略，作為第三代半導(dǎo)體中最有代表性的氮化鎵材料，被廣泛地應(yīng)用于激光顯示、電動(dòng)汽車、5G通訊、航空航天、雷達(dá)等重要領(lǐng)域。
目前，全球氮化鎵芯片生產(chǎn)主要集中在中國、美國、日本、韓國、德國等國。其中，中國的氮化鎵芯片生產(chǎn)企業(yè)快速崛起，在全球市場上份量越來越重。
從全球?qū)＠夹g(shù)申請情況看，目前，全球氮化鎵半導(dǎo)體芯片專利申請的第一大技術(shù)來源國是日本，占比高達(dá)33.22%。其次是中國，占比為28.10%。美國專利申請量排名第三，占比為20.63%。
從專利申請趨勢上看，中國在2013—2021年期間一直處于氮化鎵專利申請數(shù)量的領(lǐng)先地位，且優(yōu)勢較為明顯。
從全球領(lǐng)先的氮化鎵芯片生產(chǎn)廠家看，第一名：日本住友，市場占有率超過40%；第二名：美國Cree，市場占有率15%；第三名：德國英飛凌，市場占有率10%；第四名：韓國LG，市場占有率6%；第五名：三星，市場占有率為4%。中國領(lǐng)先的有：華潤微、三安光電、士蘭微和聞泰科技等。
未來氮化鎵芯片會(huì)不會(huì)取代單晶硅芯片?
氮化鎵芯片和單晶硅芯片都有各自的優(yōu)勢和應(yīng)用場景。
單晶硅芯片是目前最成熟、最廣泛應(yīng)用的芯片之一，具有低功耗、高穩(wěn)定性和低成本等優(yōu)勢。
氮化鎵芯片則因其高頻率、高效率和高功率密度等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，尤其在快速充電、射頻功率放大、太陽能電池板等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
因此，氮化鎵芯片和單晶硅芯片都有各自的優(yōu)勢和應(yīng)用場景，并不會(huì)互相取代。在未來的發(fā)展中，兩者有望相互補(bǔ)充，共同推動(dòng)半導(dǎo)體芯片技術(shù)的發(fā)展。
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