中國(guó)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(guó)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(guó)首顆 6 英寸氧化鎵芯片，達(dá)到國(guó)際最高水平。目前，國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(zhǎng)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(shì)，在照明、顯示、金屬加工、國(guó)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(guó)家級(jí)和省部級(jí)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(guó)外企業(yè)長(zhǎng)期的技術(shù)壟斷，有力實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。

中國(guó)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(guó)家“十四五”規(guī)劃、列為國(guó)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(guó)、美國(guó)、日本、韓國(guó)、德國(guó)等國(guó)。其中，中國(guó)的氮化鎵芯片生產(chǎn)企業(yè)快速崛起，在全球市場(chǎng)上份量越來越重。

從全球?qū)＠夹g(shù)申請(qǐng)情況看，目前，全球氮化鎵半導(dǎo)體芯片專利申請(qǐng)的第一大技術(shù)來源國(guó)是日本，占比高達(dá)33.22%。其次是中國(guó)，占比為28.10%。美國(guó)專利申請(qǐng)量排名第三，占比為20.63%。

從專利申請(qǐng)趨勢(shì)上看，中國(guó)在2013—2021年期間一直處于氮化鎵專利申請(qǐng)數(shù)量的領(lǐng)先地位，且優(yōu)勢(shì)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(chǎng)占有率超過40%；第二名：美國(guó)Cree，市場(chǎng)占有率15%；第三名：德國(guó)英飛凌，市場(chǎng)占有率10%；第四名：韓國(guó)LG，市場(chǎng)占有率6%；第五名：三星，市場(chǎng)占有率為4%。中國(guó)領(lǐng)先的有：華潤(rùn)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(shì)和應(yīng)用場(chǎng)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(shì)。

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(shì)和應(yīng)用場(chǎng)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。