GaN是一種無機物質，其化學式為GaN，是氮和鎵的化合物，是自1990年以來常用于發光二極管的直接帶隙半導體。該化合物在結構上類似于金雞石，具有高硬度。氮化鎵具有3.4電子伏特的寬能隙，可用于高功率、高速光電子器件，例如氮化鎵可用于紫激光二極管，并可在不使用非線性半導體泵浦固態激光器的情況下產生紫（405nm）激光器。

　　隨著技術的發展，終端設備對半導體器件性能、效率和小型化的要求越來越高，特別是隨著5G的到來，這進一步推動了以氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導體材料的快速發展。

　　氮化鎵（GAN）的性能特征。

　　高性能：主要包括高輸出功率、高功率密度、高工作帶寬、高效率、體積小、重量輕等。目前，第一代和第二代半導體材料在輸出功率方面已達到極限，GaN半導體由于其在熱穩定性性能方面的優勢，可以容易地實現高工作脈沖寬度和高工作比，從而將天線元件級的發射功率增加10倍。

　　高可靠性：功率器件的壽命與其溫度密切相關，溫度結越高，壽命越短。GaN材料具有高溫結和高熱導率的特性，這大大提高了器件在不同溫度下的適應性和可靠性。GaN器件可用于650°C以上的軍事設備。

　　低成本：GaN半導體的應用可以有效改善發射天線的設計，減少發射組件的數量和放大器級的數量等，并有效降低成本。目前，GaN已經開始取代GaAs，作為新型雷達和干擾機的T/R（收發信機）模塊電子器件材料。美國軍方的下一代AMDR（固態有源相控陣雷達）使用GaN半導體。GaN具有大禁帶、高擊穿電壓、大熱導率、高電子飽和漂移速度、強輻射電阻和良好的化學穩定性等優異的財產，使其成為迄今為止理論光電轉換效率最高的材料體系，可以成為制備寬光譜、高功率、高效率的微電子、電力電子、光電子等器件的關鍵基礎材料。

　　GaN的寬帶隙（3.4eV）和藍寶石等材料作為襯底具有良好的散熱性能，有利于器件在高功率條件下工作。隨著III族氮化物材料和器件研發的深入，GaInN超高藍光和綠色LED技術已經商業化，現在世界各大公司和研究機構都投入巨資加入了藍色LED的開發競爭。

　　GaN器件的功率密度是砷化鎵（GaAs）器件的十倍。GaN器件的更高功率密度允許它們提供更寬的帶寬、更高的放大器增益和更高的效率，因為器件的外圍較小。

　　GaN場效應晶體管（FET）器件可以比可比GaAs器件高五倍。因為GaNFET器件可以在更高的電壓下工作，所以設計者可以更容易地在窄帶放大器設計上實現阻抗匹配。阻抗匹配是設計電氣負載的輸入阻抗以使從設備到負載的功率傳輸最大化的實踐。

　　GaNFET器件汲取的電流是GaAsFET器件的兩倍。GaNFET器件具有更高的帶寬能力，因為它們可以提供兩倍于GaAsFET器件的電流。大多數半導體器件對溫度變化非常敏感，為了確保可靠性，必須將半導體溫度變化控制在一定范圍內。

　　綜合第三代半導體產業觀察和芯智訊

　　審核編輯：郭婷