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氮化镓
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王竹馨
王竹馨·头豹分析师
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行业定义
氮化镓是一种无机物,其化学式为GaN,英文名称为Gallium Nitride,是氮和镓的化合物,属于第三代半导体材料,通常情况下为白色或微黄色的固体粉末,具有结构稳定、熔点高、耐高压、坚硬等特点,适用于极端环境。
AI访谈
行业分类
根据晶体结构的不同,氮化镓主要可分为纤锌矿、闪锌矿和岩盐矿结构。
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行业特征
氮化镓的形貌和结构都日益复杂,对制备技术要求较高。目前氮化镓行业仍然处在初期发展阶段,表现形式为国产化程度较低,中国上市公司相对较少。氮化镓也具有在下游产业链中应用广泛,发展前景较大的特征。
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发展历程

氮化镓行业

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行业规模
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氮化镓行业
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竞争格局
中国氮化镓行业目前尚处起步阶段,尚未形成稳定的竞争格局,由于氮化镓技术尚未发展成熟,市场竞争总体呈现分散状态。行业主要玩家可分三类:一类是以生产氮化镓芯片为主营业务的技术创新型企业,例如华润微电子、英诺赛科、三安光电等;一类是氮化镓技术领军企业,早期布局氮化镓,企业生产规模较大,已经实现氮化镓的量产,代表企业有英诺赛科、中镓半导体、苏州晶湛等;还有一类企业目前无明显竞争优势,在提高产量以及提升研发能力发面发展空间较大,例如聚能晶源、江苏能华、苏州能讯等。
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摘要
氮化镓行业
氮化镓行业定义
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氮化镓是一种半导体材料,由镓和氮化物组成。它具有高电子迁移率、高热导率、优异的化学稳定性和高硬度等特性,使得它在电子、光电子和光学领域得到广泛应用。 氮化镓行业最常用的定义是指氮化镓材料的制备、加工和应用。制备包括化学气相沉积、分子束外延、熔体生长和金属有机化学气相沉积等方法。加工包括切割、抛光、成形和清洗等工艺。应用包括LED照明、激光器、半导体照明、高频电子、太阳能电池和光电探测器等领域。 另外,氮化镓行业还有一些细分领域的定义,如: 1. 光电子学领域:指氮化镓在制造激光器、激光二极管、太阳能电池和LED等光电器件中的应用。 2. 半导体材料领域:指氮化镓作为一种新型的半导体材料,在晶体管、集成电路和光电器件等领域的应用。 3. 纳米科技领域:指氮化镓微纳米加工和制造技术的应用,例如在纳米电子、纳米光学和纳米生物技术等领域的应用。 这些定义之间的区别和差异在于它们强调的应用领域不同。不同的定义也反映了氮化镓的多元化应用,以及其在各领域的优势和特点。
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氮化镓是一种无机物,其化学式为GaN,英文名称为Gallium Nitride,是氮和镓的化合物,属于第三代半导体材料,通常情况下为白色或微黄色的固体粉末,具有结构稳定、熔点高、耐高压、坚硬等特点,适用于极端环境。
氮化镓有三种晶体结构,分别为纤锌矿、闪锌矿和岩盐矿结构。其中六方纤锌矿结构是稳态结构,立方闪锌矿是亚稳态结构,立方岩盐矿只有在极端高压的情况下才会出现。室温下,氮化镓的化学性质很稳定,耐酸碱,耐腐蚀,不溶于水,不与浓的无机酸反应,稍与稀酸作用,在热碱溶液中以非常缓慢的速度溶解。氮化镓具有高稳定性,在空气中加热到800℃开始氧化,1,050℃开始分解。氮化镓基材料的禁带宽度可通过固溶体的制备,从氮化铟中的0.6电子伏(eV)到氮化镓中的3.4电子伏(eV)再到氮化铝中的6.2电子伏(eV)之间连续变化,其发光波段覆盖了从近红外到可见光区(红、黄、蓝、绿)再到深紫外区。氮化镓也是一种理想的发光器件材料,发光效率高。主要应用在氮化镓基发光二极管(LEDs)、激光二极管(LDs)和紫外光探测器等。
氮化镓作为第三代半导体材料的代表,是一种重要的直接宽带隙半导体材料,它具有优良的物理化学性质,是当前世界上最为先进的半导体材料之一。氮化镓不仅广泛地应用于蓝绿光发光二极管、激光器、紫外波段的探测器以及高温、大功率集成电路等器件,还可作为环保新材料应用于环境保护。由于氮化镓的种种优异特性,对氮化镓材料和器件的研究越来越成为人们关注的热点。
[1]
1:《氮化镓的化学气相沉积法制备及其光学性能研究》
《氮化镓的化学气相沉积法制备及其光学性能研究》
氮化镓行业分类
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在氮化镓行业中,最主流的分类标准是按照产品类型进行分类。根据不同的产品类型,氮化镓行业可以分为LED芯片、光电器件、功率器件和其他产品四大类。 LED芯片是氮化镓行业中的主要产品之一,其特点是具有高亮度、高效率、长寿命等优点,广泛应用于室内照明、汽车照明、显示屏等领域。LED芯片的生产过程比较复杂,需要经过晶圆生长、外延生长、制作芯片和封装等多个步骤。同时,LED芯片还需要与其他元器件组装成LED灯具等成品。 光电器件是氮化镓行业中的另一个重要产品类别,主要包括激光二极管、太阳能电池等。其中,激光二极管具有激光波长窄、发射功率高、体积小等特点,广泛应用于通信、工业制造等领域。而太阳能电池则是利用氮化镓材料的高能隙、高电子迁移率等特性,制造出高效率、高稳定性的太阳能电池组件,用于太阳能光伏发电。 功率器件是氮化镓行业中的另一大类产品,主要包括高电压晶体管、高电流晶体管等。这些器件具有高速、高功率等特点,广泛应用于电力电子、电动汽车等领域。同时,功率器件的生产过程也比较复杂,需要经过晶圆生长、外延生长、制作芯片、器件加工等多个步骤。 除了以上三类产品外,氮化镓行业还包括其他产品,如氮化镓晶体、氮化镓单晶、氮化镓薄膜等。这些产品主要应用于电子元器件、光学器件等领域,具有高性能、高稳定性等特点。 在以上四类产品中,LED芯片和光电器件是氮化镓行业中的主要产品,其应用领域广泛,市场需求量大。而功率器件和其他产品则相对较小,市场份额较低。同时,不同产品的生产技术和应用领域也存在较大差异,需要针对性地进行研发和生产。
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根据晶体结构的不同,氮化镓主要可分为纤锌矿、闪锌矿和岩盐矿结构。
氮化镓分类
纤锌矿氮化镓
纤锌矿结构属于六方晶系,每个晶包含六个镓原子和六个氮原子,晶格常数为a=0.3189纳米,c=0.5185纳米,纤锌矿结构沿C轴镓原子与氮原子构成的双层原子密排面以ABABABAB方式堆积。高电子迁移率晶体管(HEMT)可以为氮化镓器件提供基本操作模式,而“纤锌矿”这种结构正是氮化镓晶体管进行高电子迁移率晶体管(HEMT)操作的关键。
闪锌矿氮化镓
闪锌矿结构属于立方晶系,每个晶包包含四个镓原子和四个氮原子。闪锌矿结构的氮化镓的原子在晶胞中的排布和金刚石结构的原子排布很相似,都是两个相互套穿后沿体对角线错开1/4的面心立方格子,而每个原子则可以看作是处在以其四个最临近原子为顶角组成的四面体的中心位置。
岩盐矿氮化镓
纤锌矿结构的氮化镓,在高压的情况下有可能发生相变从而转变为岩盐矿结构的氮化镓。这种相变是一种可逆的过程,一旦系统中的压力消失以后,岩盐矿结构的氮化镓又会重新转变成通常更加稳定的纤锌矿结构。闪锌矿结构的氮化镓,同样在高温的情况下也是不稳定的,有可能转化成岩盐矿结构的氮化镓或者纤锌矿结构氮化镓。
[2]
1:http://www.ganhemt.com/jish/320.html
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2:氮化镓科技汇
氮化镓行业特征
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中国氮化镓行业特征分析 随着信息技术和新能源产业的快速发展,半导体材料也逐渐成为了国家战略产业,其中氮化镓材料作为一种重要的半导体材料,具有优异的电学、光学、热学性能,也越来越受到市场的关注。在这个背景下,本文从商业模式、竞争环境、用户画像、利润成本、行业周期、供给需求、准入门槛、发展前景等多个维度中选取了商业模式、竞争环境和利润成本三个重要维度,对中国氮化镓行业的特征进行分析。 商业模式 氮化镓材料产业的商业模式主要分为两种,一种是纵向整合型的商业模式,另一种是横向分工型的商业模式。 纵向整合型商业模式主要是指企业通过自身的研发、生产、销售等环节的整合,形成一个相对独立的产业链,一般来说这样的企业规模较大,技术实力较强,例如华星光电、三安光电等企业。这种商业模式的特点是企业可以掌握核心技术,实现自主研发和生产,从而提高产品的质量和性能,进而增加市场份额。 横向分工型商业模式主要是指企业通过分工合作来完成氮化镓材料的生产和销售,例如中电光电等企业。这种商业模式的特点是企业可以通过分工合作来实现资源共享、优势互补,从而降低生产成本,提高效率。 竞争环境 目前,中国氮化镓材料市场竞争主要来自国内外两种企业,一种是国际知名企业,例如美国的Cree、日本的Nichia等;另一种是国内知名企业,例如华星光电、三安光电等。 国际企业具有较强的技术实力和品牌影响力,一般来说产品品质较高,但价格也相对较高;而国内企业一般定位于中高端市场,产品品质和价格相对平衡。目前,中国氮化镓材料市场竞争激烈,国内企业需要不断提高技术水平和品质,才能在市场中立于不败之地。 利润成本 氮化镓材料的生产成本与其生产工艺和原材料有关,一般来说,生产成本主要包括材料成本、设备成本、人工成本和能源成本等方面。目前,氮化镓材料市场的价格较高,但随着国内企业技术的不断提高和生产规模的扩大,预计价格将逐渐下降。 据市场调研机构Technavio的数据显示,预计到2022年,全球氮化镓材料市场规模将达到64.84亿美元,其中中国市场将占据重要份额。由于氮化镓材料的生产需要大量的设备投入和技术支持,因此准入门槛较高,但随着国内企业
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氮化镓的形貌和结构都日益复杂,对制备技术要求较高。目前氮化镓行业仍然处在初期发展阶段,表现形式为国产化程度较低,中国上市公司相对较少。氮化镓也具有在下游产业链中应用广泛,发展前景较大的特征。
1
技术要求高
氮化镓制备的形貌和结构复杂,对于其制备技术也有较高要求。
氮化镓材料的商业应用研究开始的比较早,但是生长技术和器件制造工艺的研究起步却比较晚。由于材料生长技术和工艺的影响,制备高质量的氮化镓单晶材料很困难。早期制备的氮化镓半导体纳米结构主要是简单的量子点、薄膜和纳米线等。而近几年随着技术的发展,市场研发人员研究出“一步法”制备法,通过这种更高的制备技术,得到了形貌或是结构更加复杂的氮化镓纳米材料,这类材料在量子器件方面有着更优越的性能。
2
行业处于初期发展阶段
氮化镓行业处在初期发展阶段,国内企业技术水平相对落后。
目前中国氮化镓产业链行业龙头企业以IDM模式为主,但是设计与制造环节还未明确分工,所以氮化镓产能仍较低。从全球氮化镓产业链中公司来看,国外公司在技术实力以及产能上保持较大的领先,而中国企业仍处于起步阶段,市场份额和技术水平仍相对落后,国产化程度较低。全球氮化镓主要创新主体的龙头主要集中于日本,氮化镓产业国外重点企业包括日本住友、松下、东芝、三菱等,其中日本住友是全球氮化镓射频器件主要供应商,同时也是华为GaN射频器件主要供应商之一。日本住友聚焦于衬底和器件方面的研究,尤其侧重外延工艺和芯片工艺突破,对比国外企业,中国氮化镓行业专利技术较为落后。
3
下游应用广泛
氮化镓在下游产业链中应用广泛,发展前景较大。
氮化镓作为第三代半导体材料,其下游产业链的应用较为广泛,其发展前景较大。氮化镓目前有三大应用领域,第一是光电子领域,当中包括较低端的LED以及高端激光应用,2022年中国光电子领域氮化镓市场规模达到271.9亿元;第二是射频领域,主要应用于5G基站中的射频放大器,中国移动、中国电信等通讯行业正在投入氮化镓技术的应用,2022年中国射频领域氮化镓市场规模达到97.5亿元;第三则是在电力电子即功率器件方面的应用,最为大众熟知的是以手机为代表的消费类电子应用,其中在手机领域,氮化镓技术主要应用于快充和射频领域,2022年中国电力电子领域氮化镓市场规模达到30.5亿元。
[3]
1:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1720357807191575342&wfr=spider&for=pc
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2:《氮化镓的化学气相沉积法制备及其光学性能研究》,央广网
《氮化镓的化学气相沉积法制备及其光学性能研究》,央广网
“氮化镓已关联1篇产业链
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