氮化鎵具有轉(zhuǎn)換效率高。工作頻率高，工藝兼容性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。與硅相比，GaN具有三倍的帶隙、大的帶隙（3.4eV）、高的熱導(dǎo)率（1.3W/cm-K），因此工作溫度高，擊穿電壓高，抗輻射能力強(qiáng)。GaN可以在高頻帶中工作，這將整個(gè)電路的開關(guān)頻率從50-60kHz增加到200-500kHz及以上。GaN器件是與現(xiàn)有Si半導(dǎo)體工藝高度兼容的平面器件，使其更容易與其他半導(dǎo)體器件集成。GaN材料系列具有低熱發(fā)生率和高擊穿電場(chǎng)，是開發(fā)高溫高功率電子器件和高頻微波器件的重要材料。

5月28日，2023中關(guān)村論壇北京（國(guó)際）第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新發(fā)展論壇在中關(guān)村國(guó)家自主創(chuàng)新示范區(qū)展示中心舉辦。本次論壇由科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、北京市人民政府主辦，北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、中關(guān)村科技園區(qū)管理委員會(huì)，北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局，北京市順義區(qū)人民政府，北京第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟共同承辦，得到了國(guó)際半導(dǎo)體照明聯(lián)盟、國(guó)際信息顯示學(xué)會(huì)、亞歐第三代半導(dǎo)體科技創(chuàng)新合作中心的大力支持。論壇立足“雙碳”目標(biāo)下第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的新形勢(shì)、新機(jī)遇，圍繞第三代半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)展望及對(duì)能源、交通、信息等領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展的支撐作用等展開交流，進(jìn)一步構(gòu)建開放創(chuàng)新平臺(tái)，共建全球產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圈，助力北京國(guó)際科技創(chuàng)新中心建設(shè)。

論壇主題報(bào)告環(huán)節(jié)，美國(guó)國(guó)家工程院院士、加州大學(xué)教授Umesh Mishra分享了高效率氮化物功率半導(dǎo)體和射頻電子研究進(jìn)展。半導(dǎo)體技術(shù)必須實(shí)現(xiàn)基于應(yīng)用的高性能，技術(shù)必須非?？煽浚瑫r(shí)要不斷的降低成本，低成本需要高的市場(chǎng)滲透率，氮化鎵擁有激光、LED、雷達(dá)、毫米波通信等廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，具有巨大的市場(chǎng)潛力。

作為第三代半導(dǎo)體材料第一個(gè)成熟的應(yīng)用突破口，氮化鎵基LED，是上個(gè)世紀(jì)取得的重大突破之一，而且得到了應(yīng)有的回報(bào)。除了高效照明，節(jié)能減碳，也開拓了在汽車、農(nóng)業(yè)、植物工廠等領(lǐng)域超越照明的重要應(yīng)用。技術(shù)發(fā)展速度始終預(yù)示著成功的可能。技術(shù)發(fā)展快意味著一直受市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。發(fā)展速度和市場(chǎng)成功之間存在內(nèi)在聯(lián)系。高市場(chǎng)滲透需要高可靠性和降低價(jià)格的路線圖，才能獲得公眾更廣泛的認(rèn)可。

電動(dòng)汽車、移動(dòng)通信等領(lǐng)域的發(fā)展推動(dòng)著電力電子器件的發(fā)展，氮化鎵具有非常大的帶隙，很高的擊穿電場(chǎng)，同時(shí)具有非常高的電子遷移率和良好的導(dǎo)熱性，可以實(shí)現(xiàn)較高的電氣性能、高遷移率，高遷移率同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高速度，以及低開關(guān)損耗。隨著氮化鎵器件的應(yīng)用增長(zhǎng)，將提高能源轉(zhuǎn)換效率，實(shí)現(xiàn)大量的降低能源消耗、成本以及減少碳排放等。

氮化鎵會(huì)減少提供高壓性能所需的能量和物理空間。氮化鎵的運(yùn)行速度相較傳統(tǒng)硅提高了 20 倍，還可以在尺寸和重量減半的情況下，實(shí)現(xiàn)高達(dá)3倍的功率提升或快3倍的充電速度。氮化鎵進(jìn)入更高功率、更高要求的應(yīng)用領(lǐng)域，比如家電、數(shù)據(jù)中心、太陽(yáng)能、能源存儲(chǔ)和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。將有利于減少器件體積，降低成本，高效率的高頻工作。隨著氮化鎵技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)的市場(chǎng)非常廣闊。

移動(dòng)通信，微波射頻是氮化鎵器件的重要應(yīng)用方向，GaN射頻器件與傳統(tǒng)的硅橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（Si-LDMOS）和GaAs器件相比，具有更高工作電壓、更高功率、更高效率、高功率密度，更高工作溫度和更耐輻射能力的優(yōu)勢(shì)。氮化鎵可用于包括雷達(dá)系統(tǒng)、軍事通信、衛(wèi)星通信和電信等多個(gè)市場(chǎng)。從高階高端的雷達(dá)、電子對(duì)抗、導(dǎo)航和空間通信等軍事電子裝備應(yīng)用進(jìn)入到5G基站、物聯(lián)網(wǎng)、激光雷達(dá)、無(wú)人駕駛汽車毫米波雷達(dá)、人工智能以及通用固態(tài)射頻功率源等寬廣的民用領(lǐng)域，有巨大的市場(chǎng)。

報(bào)告還分享了氮極性的氮化鎵以及極性深度研究技術(shù)的最新進(jìn)展，研究可以得到8 w/mm以上的極高功率甚至在12伏時(shí)，效率可以提升40%以上。并指出，從光子學(xué)，電力電子和射頻電子這些氮化鎵占主導(dǎo)地位的領(lǐng)域來(lái)看，氮化鎵未來(lái)會(huì)與硅并列成為首選半導(dǎo)體。

嘉賓簡(jiǎn)介

Umesh K. Mishra教授是美國(guó)加利福尼亞大學(xué)杰出教授，并獲得利福尼亞大學(xué)圣芭芭拉分校電氣和計(jì)算機(jī)工程惠蒂爾教授頭銜。1990年他加入了美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣芭芭拉分校電氣和計(jì)算機(jī)工程系。他在2007年共同創(chuàng)立了Transphorm，任董事長(zhǎng)兼首席技術(shù)官，從而商業(yè)化功率轉(zhuǎn)換的硅基氮化鎵晶體管。他是IEEE會(huì)士、國(guó)家發(fā)明家學(xué)會(huì)的會(huì)士、日本應(yīng)用物理學(xué)會(huì)的國(guó)際會(huì)士以及美國(guó)國(guó)家工程院院士。