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GaN HEMT器件功放应用前景

  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。
 
  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。
 
  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还可应用于光纤通信、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,2006年达到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。
 
  目前GaN产业的发展阶段同二十世纪80年代的GaAs产业具有一定的相似性,市场刚刚起步。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。
 
  GaN基电子器件在高频和高功率条件下具有比硅和GaAs更为出色的工作性能,决定了其在功放器件市场的竞争能力。随着无线通信技术的快速发展,作为通信基站关键器件的功放器件──功率晶体管的市场规模日益扩大。2001年全世界通信基站用功率晶体管的市场规模已经超过6亿美元。分析人士认为,未来几年这一市场将继续保持年均20%以上的高速增长,因此进入这一市场的GaN制造商也十分踊跃。
 
  鉴于GaN器件的良好发展前景,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。在我国,GaN半导体材料及其器件早期投入研究,开发的有北京大学、清华大学、中科院半导体所、物理所等单位。目前这些高校、研究机构的条件较好,高级人才相对集中,经过他们的努力,都分别研制出GaN基蓝光LED芯片,有的单位还研制出GaN基绿色、紫外LED芯片,而且通过了相关部门的鉴定。接下来这些研究机构与企业结合或转让科研成果,逐步进行产业化。

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