第三代半导体材料GaN产业现状和投资机会
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2020-12-09
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第三代半导体材料第三代半导体材料GaN产业现状和投资机会产业现状和投资机会
GaN蓝光产业开发热遍全球 作为一种化合物半导体材料，GaN材料具有许多硅基半导体材料所不具备的优
异性能，包括能够满足大功率、高温高频和高速半导体器件的工作要求。其中GaN区别于第一和第二代半导体
材料最重要的物理特点是具有更宽的禁带，可以发射波长比红光更短的蓝光。 GaN半导体材料的商业应用
研究开始于1970年，其在高频和高温条件下能够激发蓝光的独特性质从一开始就吸引了半导体开发人员的极大
兴趣。但是GaN的生长技术和器件制造工艺直到近几年才取得了商业应用的实质进步和突破。1992年被誉为
GaN产业应用鼻祖的美国Shuji Nakamura教授制造了第一支GaN发光二极管（LED）；1999
GaN蓝光产业开发热遍全球蓝光产业开发热遍全球
作为一种化合物半导体材料，GaN材料具有许多硅基半导体材料所不具备的优异性能，包括能够满足大功率、高温高频和高速半导体器件的工
作要求。其中GaN区别于第一和第二代半导体材料最重要的物理特点是具有更宽的禁带，可以发射波长比红光更短的蓝光。
GaN半导体材料的商业应用研究开始于1970年，其在高频和高温条件下能够激发蓝光的独特性质从一开始就吸引了半导体开发人员的极大兴
趣。但是GaN的生长技术和器件制造工艺直到近几年才取得了商业应用的实质进步和突破。1992年被誉为GaN产业应用鼻祖的美国Shuji Nakamura
教授制造了第一支GaN发光二极管（LED）；1999年日本Nichia公司制造了第一支GaN蓝光激光器，激光器的稳定性能相当于商用红光激光器。从
1999年初到2001年底，GaN基半导体材料在薄膜和单晶生长技术、光电器件方面的重大技术突破有40多个。由于GaN半导体器件在光显示、光存
储、激光打印、光照明以及医疗和军事等领域有着广阔的应用前景，GaN器件的广泛应用将预示着光电信息乃至光子信息时代的来临。因此，以
GaN为代表的第三代半导体材料被誉为IT产业新的发动机。近几年世界各国政府有关机构、相关企业、以及风险投资公司纷纷加大了对GaN基半导
体材料及其器件的研发投入和支持。美国政府2002年要求用于GaN相关研发的财政预算超过5500万美元。通用、飞利浦、Agilent等国际知名公司都
已经启动了大规模的GaN基光电器件商用开发计划。风险投资机构同样表现出很大的兴趣，近三年内向该领域总计投入了约5亿美元的资金。
GaN产业市场前景诱人产业市场前景诱人
作为一种具有独特光电属性的优异半导体材料，GaN的应用市场可以分为两个部分：（1）凭借GaN半导体材料在高温高频、大功率工作条件
下的出色性能取代部分硅和其它化合物半导体材料器件市场；（2）凭借GaN半导体材料宽禁带、激发蓝光的独特性质开发新的光电应用产品。目前
GaN光电器件和电子器件在光学存储、激光打印、高亮度LED以及无线基站等应用领域具有明显的竞争优势，相关的商业专利已经有20多项，涉足
GaN半导体器件商业开发和制造的企业也越来越多。其中高亮度LED、蓝光激光器和功率晶体管是当前器件制造商和投资商最为感兴趣和关注的三
个GaN器件市场。
■ 应用于大屏幕、车灯、交通灯等领域
GaN基蓝绿光LED产品的出现从根本上解决了发光二极管三基色缺色的问题，是全彩显示不可缺少的关键器件。蓝、绿光LED具有体积小、冷
光源、响应时间短、发光效率高、防爆、节能、使用寿命长（使用寿命可达10万小时以上）等特点。因此蓝色发光二极管在大屏幕彩色显示、车辆
及交通、多媒体显像、LCD背光源、光纤通讯、卫星通讯和海洋光通讯等领域大有用武之地。
■ 为半导体照明奠定产业化基础
在丰富了色彩的同时，GaN基LED最诱人的发展前景是其用作普通白光照明。半导体照明一旦成为现实，其意义不亚于爱迪生发明白炽灯。按
照目前的技术水平和发展趋势，半导体普通白光照明市场的开始启动大约会在2006年前后，而某些特殊照明市场已经开始启动。
■ 带来数字化存储技术的革命
蓝色激光器（LD）将对IT业的数据存储产生革命性的影响。蓝光LD因具有波长短、体积小、容易制作高频调制等特点，将取代目前的红外光等
激光器（目前的VCD和DVD的激光光头为红外光源），在民用领域有着很大的潜在市场。
■ 军事领域有重要的用途
在军事上，可制成蓝光激光器，具有驱动能耗低，输出能量大的特点，其激光器读取器可将目前的信息存储量提高数倍，并大大提高探测器的
精确性及隐蔽性，因此蓝光激光器将广泛用于军事用途。
另外，蓝光LD还可应用于光纤通讯、探测器、数据存储、光学阅读、激光高速印刷等领域。
在未来10年里，氮化镓材料将成为市场增幅最快的半导体材料，到2006年将达到30亿美元的产值，占化合物半导体市场总额的20％。同时，作
为新型光显示、光存储、光照明、光探测器件，可促进上千亿美元相关设备、系统的新产业的形成。
根据美国市场调研公司Strategies Unlimited的分析数据，2001年世界GaN器件市场接近7亿美元，还处于发展初期。该公司预测即使最保守发
展，2009年世界GaN器件市场将达到48亿美元的销售额。专家认为，新的GaN基应用产品的出现和电子器件向光电乃至光子器件升级等因素将使得
未来GaN市场很有可能呈突变性急剧增长态势。
从投资角度看，目前对于ＧａＮ基ＬＥＤ的投资相对较多。但同时有必要给予ＧａＮ基功率晶体管和ＧａＮ基蓝色激光器以更多关注，尽管现
阶段其制造技术仍然不成熟，但预计一旦在衬底等关键技术领域取得突破，其产业化进程将会取得长足发展。
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