一片約5釐米直徑的白色半透明、塑料質感的小圓片，在國際市場上的售價居然可以達到
5000到7000美元；不但供不應求，而且由於國際貿易的技術壁壘，一片難求——這當然不是普通的塑料片，是被稱為“第三代半導體材料”的氮化鎵晶片。
氮化鎵主要還是用於LED（發光二極管），微電子（微波功率和電力電子器件），場效電晶體(MOSFET)。
在被稱作發光二極管的節能光源中，氮化鎵已經使用了數十年。在一些平凡的科技產品，如藍光碟片播放器裡，氮化鎵也有應用。但耐熱和耐輻射的特性，讓它在軍事和太空領域應用廣泛。如今，反彈道導彈雷達和美國空軍用來追蹤空間碎片的雷達系統“太空籬笆”也使用了氮化鎵芯片。
第一代半導體是硅，主要解決數據運算、存儲的問題；第二代半導體是以砷化鎵為代表，它被應用到於光纖通訊，主要解決數據傳輸的問題；第三代半導體以氮化鎵為代表，它在電和光的轉化方面性能突出，在微波信號傳輸方面的效率更高，所以可以被廣泛應用到照明、顯示、通訊等各大領域。
氮化鎵（化學式GaN）被稱為“終極半導體材料”，可以用於製造用途廣泛、性能強大的新一代微芯片，屬於所謂寬禁帶（wide-bandgap，氮化鎵的禁帶寬度是3.4 eV電子伏特）半導體之列，是研製高效率、高功率微電子器件、光電子器件的新型半導體材料。氮化鎵，分子式GaN，英文名稱Gallium nitride，是氮和鎵的化合物，是一種直接能隙（direct bandgap）的半導體，自1990年起常用在發光二極管中。此化合物結構類似纖鋅礦，硬度很高。氮化鎵的能隙很寬，為3.4電子伏特，可以用在高功率、高速的光電元件中，其單芯片亮度理論上可以達到過去的10倍。例如氮化鎵可以用在紫光的激光二極管，可以在不使用非線性半導體泵浦固體激光器（Diode-pumped solid-state laser）的條件下，產生紫光（405nm）激光。
氮化鎵具有的直接帶隙寬、原子鍵強、熱導率高、化學穩定性好、抗輻射能力強、具有較高的內、外量子效率、發光效率高、高強度和硬度(其抗磨力接近於鑽石)等特點和性能可製成高效率的半導體發光器件——發光二極管（Light－emittingdiode,簡稱為LED）和激光器（Laserdiode,簡稱為LD）。並可延伸至白光LED和藍光LD。抗磨力接近於鑽石特性將有助於開啟在觸控屏幕、太空載具以及射頻(RF) MEMS等要求高速、高振動技術的新應用。
LED特別是藍、綠光LED應用於大屏幕全綵顯示、汽車燈具、多媒體顯像、LCD背光源、交通信號燈、光纖通訊、衛星通訊、海洋光通訊、全息像顯示、圖形識別等領域。具有體積小、重量輕、驅動電壓低（3.5－4.0V）、響應時間短、壽命長(100000小時以上)、冷光源、發光效率高、防爆、節能等功能。LD特別是藍光LD因其具有短波長、體積小、容易製作高頻調製等優點，可使現在的激光器讀取器的信息存儲量和探測器的精確性及隱蔽性都有較大提高，信息的尋道時間亦將大為縮短，在民用與軍用領域有著巨大潛在用途，應用於光纖通訊、探測器、數據存儲、光學閱讀、激光高速印刷等領域，將會取代目前的紅外光等激光器。白光LED是將藍光LED與YAG熒光物質放在一起，其合成的光譜為白光，在不遠的將來取代目前傳統的白熾燈和日光燈，從而引起世界照明工業的革命。
從過往歷史看，大約每20年左右會出現一種新型功率三極管，而技術變革會讓行業內誕生一些並不為公眾熟知的巨頭公司。
1970年代，美國無線電公司（RCA）開發了一種氮化鎵工藝來製造LED。
1991年， 曾研究出極性氮化鎵材料的諾貝爾物理獎得主曾經工作過的日本日亞（Nichia）公司首先研製成功以藍寶石為襯底的GaN藍光發光二極管（LED），之後實現GaN基藍、綠光LED的商品化。
90年代，自中村修二研發出藍光LED以來，以第一代半導體發光材料為核心的固態顯示及照明已走過20多個年頭。
1998年，美國科學家研製出了首個氮化鎵晶體管。
氮化鎵是一種人造材料，自然形成氮化鎵的條件極為苛刻，需要2000多度的高溫和近萬個大氣壓的條件才能用金屬鎵和氮氣合成為氮化鎵，在自然界是不可能實現的。
氮化鎵場效應晶體管（FET）可以分立晶體管和單片半橋的形式來供應，其性能要比目前最好的商用硅MOSFET好10倍。相比主流的硅基MOSFET、IGBT，氮化鎵器件的開關頻率可以高出1000倍;能量損耗可以降低50%-90%;每瓦尺寸和重量降至原先的1/4，系統成本可以大幅降低。
GaN基藍光半導體激光器主要用於製作下一代DVD，它能比現在的CD光盤提高存儲密度20倍以上。利用GaN材料，還可以製備紫外（UV）光探測器，它在火焰傳感、臭氧檢測、激光探測器等方面具有廣泛的應用。氮化鎵襯底是高端氮化物半導體器件的基礎，在未來超高亮度LED、藍綠光激光器應用、功率微波電力電子器件等領域具有不可替代的重要意義，對於我國節能型通用照明、新一代激光投影顯示產業、醫療儀器、智能電網及微波通信等相關行業的發展影響重大。此外，在電子器件方面，利用GaN材料，可以製備高頻、大功率電子器件，有望在航空航天、高溫輻射環境、雷達與通信等方面發揮重要作用。
射頻氮化鎵器件現在最大的市場是軍事與航天領域。國防和航天應用佔了射頻氮化鎵總市場規模的40%，雷達和電子戰系統是射頻氮化鎵的最大應用市場。
技術能力方面中電13和55所最強，軍用如果轉民用就可以井噴了。
氮化鎵應用在機載有源相控陣雷達。由於它在高溫工作時無需製冷器而大大簡化電子系統，減輕飛行重量。解放軍殲-20配置的有源相控陣雷達，其中固態大功率芯片的核心器件，由中國電科五十五所張斌所設計。在三代半導體器件方面，張斌為中國電科首席科學家、化合物半導體領域專家，研製出中國第一塊GaN功率放大器芯片，成為GaN功率芯片開創者之一，甚至達到國際先進水平。他在1985年東南大學研究生畢業後進入五十五所，從事微波毫米波單片集成電路研製工作。至今超過30年的時間一系列的榮耀讓他近年獲選為“國防科技工業有突出貢獻的中青年專家”、“中央企業勞動模範”，作為第十一屆全國人大代表，還受到了接見。（中電集團五十五所開發三維氮化鎵組件）雷聲公司正在將GaN和有源電掃陣列（AESA）納入到“愛國者”雷達系統中。
2015年2月，美國政府批准雷聲公司研製的裝備有AESA/GaN的新型“愛國者”雷達(基於GaN的AESA賦予雷達360°的監視能力)入國際市場銷售。
2016雷神公司宣佈其愛國者導彈防禦系統採用了最新的基於氮化鎵技術的天線系統。
華為在做氮化鎵HEMT（GaN HEMT可承受高電壓，過電壓能力達到750 V，並提供低導通電阻，而低壓MOSFET提供低門極驅動和低反向恢復。HEMT是高電子遷移率晶體管的英文縮寫，通過二維電子氣在橫向傳導電流下進行傳導。）。
近年來圍繞GaN半導體器件的全球研發投入以及生產規模均快速增長，其中650V以下的平面型HEMT器件已經實現了產業化。
目前氮化鎵的電力電子器件高壓段耐壓能力拼不過碳化硅，低壓段價格拼不過硅，雖然理論上能耗更小體積更小，但暫時還無法大規模替代硅基的開關器件。硅的成本比當今最高容量的GaAs低3倍，比當今碳化硅基氮化鎵 (GaN on SiC) 技術低100倍。硅行業的規模比GaAs手機市場高出兩個數量級。
與砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）等高頻工藝相比，氮化鎵器件輸出的功率更大；與LDCMOS（橫向擴散MOS技術）和碳化硅（SiC）等功率工藝相比，氮化鎵的頻率特性更好。
氮化鎵器件提供的功率密度比砷化鎵器件高十倍。氮化鎵場效應管器件提供的電流比砷化鎵場效應管高二倍。氮化鎵的化學鍵強度是砷化鎵化學鍵的三倍。與硅器件相比，由於氮化鎵的晶體具備更強的化學鍵，因此它可以承受比硅器件高出很多倍的電場而不會崩潰。氮化鎵場效應管器件的工作電壓比同類砷化鎵器件高五倍。氮化鎵在器件層面的熱通量比太陽表面的熱通量還要高五倍。碳化硅的導熱性是砷化鎵的六倍，是硅的三倍。碳化硅具有高導熱性，這使它成為高功率密度射頻應用的首選襯底。TriQuint 的氮化鎵器件在200 攝氏度下工作100 萬小時，失效率低於0.002%。
基站應用需要更高的峰值功率、更寬的帶寬以及更高的頻率，這些因素都促成了基站接受氮化鎵器件。由於氮化鎵特殊的晶體結構，同樣的電壓可以在更高的頻率中實現，從而帶來更高的功率和更好的效率性能，5G網絡能處理比當前高達200倍的數據傳輸量，而無需大幅度增加功率消耗。
GaN作為第三代半導體材料，其性質決定了將更適合4G乃至未來5G等技術的應用。GaAs是手機終端PA和LNA等的主流，而LDMOS則處於基站RF的霸主地位（LDMOS技術的極限頻率不超過3.5GHz，也不能滿足視頻應用所需的300MHz以上帶寬）。基站是所有移動網絡必須克服的一個瓶頸。伴隨著Si材料和GaAs材料在性能上逐步達到極限，預計GaN半導體將會越來越多的應用在無線通信領域中。
目前全球功率轉化器件每年約有150億美元的市場規模，而氮化鎵可以直接替代的市場至少可達20%，這還不包括尚待發展的領域，比如電動汽車等新興潛力市場。
2014年，氮化鎵系統公司成為全球最早實現氮化鎵晶體管器件規模化量產的公司之一。氮化鎵系統公司把氮化鎵晶體管的目標市場鎖定在消費電子、商業、工業和汽車四大主要領域。
松下研發出用於電源和馬達控制的新一代半導體，將於2016年春季在日本國內企業中率先量產。新一代半導體採用氮化鎵（GaN），能將耗電量控制在原來一半左右。
稻盛和夫做的精密陶瓷是電子功能陶瓷是新材料氮化鎵。未來精密醫療器械和電子網絡的芯片，大量會是陶瓷的，而最好的陶瓷只能來自京瓷。如此，京瓷在未來10至20年會引領一場實實在在的新材料革命。稻盛哲學幾十年如一日，發揮優勢，力出一孔，才拿出了引領新材料革命的產品。
氮化鎵器件不能處理大約600伏以上的電壓。這已經限制了它們在家用電器中的使用，但是這種情況很快就會改變。麻省理工學院的研究人員開發了一種新的功率變流器，能夠在保持效率的同時處理更高的電壓。事實上，容量有可能會上升到3300-5000伏的範圍，這可能使得氮化鎵的效率在電網中可用。
化合物半導體特別適用在5G與車用電子領域，晶圓代工大廠紛逐漸重視化合物半導體等新材料開發，臺積電亦開始提供氮化鎵(GaN)晶圓代工服務，後段晶圓測試廠如欣銓等也配合大客戶，積極朝向車用電子應用前進。
GaN的生產成本很高，因為它們受碳化硅尺寸的影響。解決大尺寸半極性材料的生產難題。在LED領域，第一代氮化鎵固體照明材料固有的極化效應會導致LED芯片的單位亮度始終過低，導致其相應終端產品需要的大量芯片，且無法滿足大功率應用的需求。而新一代的半極性氮化鎵材料雖然在理論上實現了超大功率單LED芯片，給業界指出了一條新明路，但卻一直無法解決批量生產的問題。成立於2014年的初創公司Saphlux，研發了一種新技術，可以在標準的大尺寸藍寶石襯底上直接生長半極性氮化鎵，解決了量產難題。
上世紀90年代，美國國際整流器公司(International Rectifier，簡稱IR)的HEXFET為代表的MOSFET佔領了功率半導體器件的舞臺，成為一個幾十億美金銷售的產品品類;2000年，德國英飛凌公司(Infineon Technologies)推出超結MOS管，憑藉顯著的性能提升，成為市場領導者，2014財年營收達43.2億歐元。2014年，英飛凌公司以30億美元現金收購IR，進一步整合功率半導體器件市場。
目前中國市場中，數據中心的服務器電源用戶正非常踴躍積極的採納氮化鎵晶體管器件，以此大幅降低數據中心的電力消耗。
汽車市場，尤其是電動汽車市場是高效率功率轉化器件前景最為廣闊的待開發市場。氮化鎵晶體管應用在電動汽車領域，通過大幅提升能量轉化效率更高而使得讓汽車減少電池使用，既能減輕汽車重量，又能降低汽車成本。汽車的設計開發週期通常為3至5年，因此氮化鎵晶體管在汽車市場的大規模應用仍需時日。
根據愛立信的預測，從2015年至2021年，全球移動數據流量每年增長率為45%。
製造氮化鎵器件有兩種方式，一種是Qorvo和其他大多數廠商都採用的基於碳化硅的氮化鎵射頻工藝，一種是Macom主導的基於硅的氮化鎵射頻工藝。
兩種工藝各有優劣。相比基於硅的氮化鎵，基於碳化硅的氮化鎵工藝有更高的功率密度、更好的熱傳導性。不過硅襯底比碳化硅襯底更便宜。
如今的手機射頻前端模組包括功率放大器、射頻開關及其他元器件（濾波器等）。用於放大輸入信號的功率放大器通常採用砷化鎵工藝。射頻開關用於選擇從功放到天線的信號路徑，通常採用RF SOI工藝。
在2G和3G時代，手機射頻前端都比較簡單，2G有四個波段，3G有5個波段。但4G出現以後，射頻前端變得非常複雜，全球4G波段超過40個，而全球銷售的手機射頻模組必須支持這些4G標準。
氮化鎵技術非常適合4.5G或5G系統，因為頻率越高，氮化鎵的優勢越明顯。氮化鎵功放適合3GHz以上的應用。4G後面的5G技術將會使傳輸速率達到10Gbps，是目前4G速度的100倍，4G手機裡面的射頻器件主要是砷化鎵和SOI,G時代，砷化鎵和SOI器件還會需要，同時也會採用氮化鎵器件，尤其是在高頻段。”
但對於手機而言，氮化鎵材料還有很多難題需要解決，例如功耗、散熱與成本。氮化鎵採用的是場效應管（FET）結構，而手機功放則是用異質雙結型晶體管（HBT）結構，HBT結構的效率和線性度更好。
現在氮化鎵工藝尺寸正在從0.25微米至0.5微米向0.15微米轉換。氮化鎵功率器件還是一個新事物，一時半會兒不會取代現在600V的主流技術--功率MOSFET。
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