重慶投資50億建設氮化鎵生產基地 實現氮化鎵技術商用化

日前,某氮化鎵芯片項目奠基儀式在重慶舉行。該項目投資50億元,以研發、生產全球半導體領域前沿的氮化鎵外延片、芯片為主。

半導體材料發展至今已歷三代:第一代半導體材料以鍺和硅為代表,被廣泛運用於集成電路製造領域,比如現在大家電腦和手機中的CPU和GPU就是採用硅材料製造的,美國硅谷也因"硅"而得名。

第二代半導體材料以砷化鎵、磷化銦為代表,主要應用於以光發射器件為基礎的光顯示、光通信和光存儲等光電子系統,比如高通最近就打算讓自家的射頻芯片採用砷化鎵材料。

第三代半導體材料則以氮化鎵、金剛石、碳化硅等為代表,氮化鎵化學性質非常穩定,具有有寬的帶隙、強的原子鍵、高的熱導率、耐腐蝕等優點,熔點高達1700攝氏度,擊穿電壓高,抗輻射能力強。

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(氮化鎵、碳化硅和硅材料的對比)

在傳統材料的功率器件發展到材料極限,已經很難滿足高頻、高溫、高功率、高效能、小型化等方面新需求的情況下,氮化鎵則可憑藉其材料特性,在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應用方面取而代之。

具體來說,氮化鎵基的LED比傳統LED外形更小、功率更高、發光度更強,使其在LED電視、顯示器和普通照明領域前景廣闊。更關鍵的是,氮化鎵在高頻大功率應用方面,其功率密度是現有的砷化鎵材料器件的10倍,採用氮化鎵材料後,軍用雷達的功率比傳統雷達增大 5 倍,而體積卻減少一半。

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這裡說的採用氮化鎵材料指的是有源相控陣雷達中的微波晶體管採用氮化鎵材料。

像目前最先進的有源相控陣雷達,比如最新型的四代重型戰鬥機,不久前剛剛下水的大型驅逐艦,以及正在研製中的某型預警機上的雷達都需要氮化鎵材料。而現代戰爭歸根結底就是信息戰,擁有性能更好的雷達就能率先發現敵人,率先發現攻擊,實現先下手為強。

因此,無論是通信基站等商用設備,還是相控陣雷達等軍事裝備,氮化鎵都有用武之地。

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顯而易見,如果中國掌握了與氮化鎵相關的技術,則意味著中國軍隊又可能裝備更先進的相控陣雷達,這對於提升中國軍事實力有著巨大的意義。

也正是因此,美國對於氮化鎵高度重視,此前,中資收購飛利浦麾下的燈泡業務和收購德國愛思強公司都被奧巴馬動用總統特權否決,原因之一就是中資收購的這兩項業務都與氮化鎵有關。

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美國空軍研究實驗室和國防部長辦公室授予美國某公司1490萬美元的合同,以進一步加強其生產基於氮化鎵(GaN)半導體的工藝,將氮化鎵嵌入國防系統中,為士兵提供更強的傳感、通信和電子戰能力。歐盟、日、韓等諸多科技公司紛紛致力於氮化鎵功率器件和LED燈泡的研發和生產。

目前,國內單位已經掌握了全套氮化鎵器件的製造技術,已經滿足了特殊領域的需求,不過,在商用方面還力有不逮。本次50億元的投資,則計劃向商用市場進軍。

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