氮化鎵具有轉換效率高。工作頻率高，工藝兼容性強的優勢。與硅相比，GaN具有三倍的帶隙、大的帶隙（3.4eV）、高的熱導率（1.3W/cm-K），因此工作溫度高，擊穿電壓高，抗輻射能力強。GaN可以在高頻帶中工作，這將整個電路的開關頻率從50-60kHz增加到200-500kHz及以上。GaN器件是與現有Si半導體工藝高度兼容的平面器件，使其更容易與其他半導體器件集成。GaN材料系列具有低熱發生率和高擊穿電場，是開發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中關村論壇北京（國際）第三代半導體創新發展論壇在中關村國家自主創新示范區展示中心舉辦。本次論壇由科學技術部、工業和信息化部、北京市人民政府主辦，北京市科學技術委員會、中關村科技園區管理委員會，北京市經濟和信息化局，北京市順義區人民政府，北京第三代半導體產業技術創新戰略聯盟共同承辦，得到了國際半導體照明聯盟、國際信息顯示學會、亞歐第三代半導體科技創新合作中心的大力支持。論壇立足“雙碳”目標下第三代半導體產業的新形勢、新機遇，圍繞第三代半導體技術發展現狀、趨勢展望及對能源、交通、信息等領域高質量發展的支撐作用等展開交流，進一步構建開放創新平臺，共建全球產業鏈生態圈，助力北京國際科技創新中心建設。

論壇主題報告環節，美國國家工程院院士、加州大學教授Umesh Mishra分享了高效率氮化物功率半導體和射頻電子研究進展。半導體技術必須實現基于應用的高性能，技術必須非常可靠，同時要不斷的降低成本，低成本需要高的市場滲透率，氮化鎵擁有激光、LED、雷達、毫米波通信等廣泛的應用基礎，具有巨大的市場潛力。

作為第三代半導體材料第一個成熟的應用突破口，氮化鎵基LED，是上個世紀取得的重大突破之一，而且得到了應有的回報。除了高效照明，節能減碳，也開拓了在汽車、農業、植物工廠等領域超越照明的重要應用。技術發展速度始終預示著成功的可能。技術發展快意味著一直受市場驅動。發展速度和市場成功之間存在內在聯系。高市場滲透需要高可靠性和降低價格的路線圖，才能獲得公眾更廣泛的認可。

電動汽車、移動通信等領域的發展推動著電力電子器件的發展，氮化鎵具有非常大的帶隙，很高的擊穿電場，同時具有非常高的電子遷移率和良好的導熱性，可以實現較高的電氣性能、高遷移率，高遷移率同時實現了高速度，以及低開關損耗。隨著氮化鎵器件的應用增長，將提高能源轉換效率，實現大量的降低能源消耗、成本以及減少碳排放等。

氮化鎵會減少提供高壓性能所需的能量和物理空間。氮化鎵的運行速度相較傳統硅提高了 20 倍，還可以在尺寸和重量減半的情況下，實現高達3倍的功率提升或快3倍的充電速度。氮化鎵進入更高功率、更高要求的應用領域，比如家電、數據中心、太陽能、能源存儲和電動汽車等領域。將有利于減少器件體積，降低成本，高效率的高頻工作。隨著氮化鎵技術的不斷進步，未來的市場非常廣闊。

移動通信，微波射頻是氮化鎵器件的重要應用方向，GaN射頻器件與傳統的硅橫向擴散金屬氧化物半導體（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勢。氮化鎵可用于包括雷達系統、軍事通信、衛星通信和電信等多個市場。從高階高端的雷達、電子對抗、導航和空間通信等軍事電子裝備應用進入到5G基站、物聯網、激光雷達、無人駕駛汽車毫米波雷達、人工智能以及通用固態射頻功率源等寬廣的民用領域，有巨大的市場。

報告還分享了氮極性的氮化鎵以及極性深度研究技術的最新進展，研究可以得到8 w/mm以上的極高功率甚至在12伏時，效率可以提升40%以上。并指出，從光子學，電力電子和射頻電子這些氮化鎵占主導地位的領域來看，氮化鎵未來會與硅并列成為首選半導體。

嘉賓簡介

Umesh K. Mishra教授是美國加利福尼亞大學杰出教授，并獲得利福尼亞大學圣芭芭拉分校電氣和計算機工程惠蒂爾教授頭銜。1990年他加入了美國加利福尼亞大學圣芭芭拉分校電氣和計算機工程系。他在2007年共同創立了Transphorm，任董事長兼首席技術官，從而商業化功率轉換的硅基氮化鎵晶體管。他是IEEE會士、國家發明家學會的會士、日本應用物理學會的國際會士以及美國國家工程院院士。