氮化鎵是什麼?
首先我要反對第三代半導體這個說法，一般我們說第一代，第二代之類的稱呼，都是指新一代將全面替代前一代產品，並且代際之間的用途比較接近，比如第一代蘋果手機，第三代戰鬥機，基本上功能類似，後一代全面取代前一代。
但是氮化鎵的用途只是功率和射頻，比如充電器，信號基站等等，相比於所謂第一代半導體硅的全面功能（數字，存儲，功率，射頻。。。），實在只能做個弟弟，還是小弟弟。所謂的“第三代”半導體完全是營銷概念，氮化鎵不能全面取代硅，也不能一己之力使得我國半導體產業彎道超車。
很多答主都已經說了，氮化鎵是一種新型半導體材料。最開始氮化鎵的主要用途是藍光LED，就是我們電視，手機，顯示屏的哪個LED，也是汽車華麗燈組裡的LED。正因為我國成為世界第一的LED大國，才有了充足的氮化鎵生產能力，即將孕育出新一代氮化鎵功率和射頻器件產業。
能用來幹什麼
上文已經提到了，氮化鎵可以用來做各種充電器。但其實氮化鎵只是充電器其中的一小部分。氮化鎵會被做成一個晶體管，負責高速的開關，使得原本的直流電變成交流電，而交流電可以很容易的轉換電壓，並且頻率越高，轉換電壓需要的線圈體積就越小，於是氮化鎵晶體管的一個重要發展方向就是提高開關頻率，最終可以實現縮小充電器的體積，因為充電器裡最佔地方的就是線圈及其配套組件。
這是一隻65W手機快充的電路板，紅圈裡面是一個氮化鎵芯片
如上圖所示，氮化鎵只是一個充電器中的一部分，通常情況下其成本佔總成本的10%-20%. 最近因為氮化鎵產品價格戰開打，可能實際成本還要再下降一點。
你能想到的各種充電器，包括手機，電腦，電動車，電瓶車，幾乎所有需要變壓器的地方，都可以用氮化鎵，但是因為成本比硅基的要高一點兒，所以很多時候能不用就不用。我們公司甚至也調研了最近大火的電動滑板車市場，不過因為過於小眾，產量不足以收回成本而放棄。
另一方面，氮化鎵除了所謂功率器件，還可以作為射頻器件，當然同樣利用其晶體管的開關性質。不過這次，這隻開關需要實現從關斷到打開之間的連續變化，從而放大產生無數正弦波組成的信號。我們的手機和基站都是由晶體管把電路中由數字芯片產生的微弱的信號放大發射出去，再用晶體管把天線接收的微弱信號放大再轉換成數字信號輸入給數字芯片。一般來說，信號頻率越高，晶體管放大器的效率越低，大部分能量都會浪費產熱。4G時代的信號大多數集中在600-800MHz，而到了5G時代信號頻率會增加到6GHz 甚至30GHz以上，當前的硅基器件基本上都不能實現這麼高平率的高效信號轉換。氮化鎵在這方面會比硅好一些，具體原因下面討論。因此氮化鎵在未來的射頻領域會有非常重要的作用。
為什麼能比硅好
這裡就不得不祭出這張圖了。
在晶體管中，電阻和最大耐壓是一對冤家，想要電阻小，就必須縮小柵極和漏極之間的距離，但是這兩者距離越小，耐壓能力越差，這個關係就是上圖中的三條直線，分別代表了硅，氮化鎵和碳化硅的電阻與耐壓之間的限制關係。我們可以發現，在同樣的耐壓下，氮化鎵和碳化硅可以實現比硅小三個數量級的最小電阻，因此可以大大提高器件的工作效率，也就是可以減小器件的損耗。
對於射頻器件，那就要祭出下面這張圖了。
這張圖裡總結了當下一些常見的射頻放大器的工作頻率與最高耐壓之間的關係，可以看出在同一材料下這二者也是一對冤家，耐壓越大，工作頻率就越低，而氮化鎵相比硅而言可以在相同耐壓下頻率提高一個數量級（十倍），相對於手機中常用的所謂第二代半導體GaAs 和InP 也可以提高3-5倍。
有關晶體管結構和工作原理在我另一篇專欄裡有更為詳細的介紹，感興趣的讀者請移步。
為什麼芯片上的晶體管越做越小 https://zhuanlan.zhihu.com/p/264747511
由此可見，在功率和射頻領域，氮化鎵都具有相當明顯的性能優勢，這也是為什麼最近一段時間這個領域如此之火熱的原因。
作為從業者我非常欣喜這個一直不溫不火的領域終於開始獲得市場的認可，但同時也希望市場不要過熱，半導體始終是一個需要精耕細作的領域，泡沫式的發展最終會帶來的只是一地雞毛。
我個人估算氮化鎵的功率和射頻市場滿打滿算總和應該在20億美元左右的市場，然而相對於硅基半導體動輒4000億美元的市場來看，連小弟弟的都算不上。希望今後少點炒作“第三代半導體”，多一點踏踏實實的產品開發工作，畢竟我們器件工程師要靠最後的產品養活。
參考文獻
https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/87927
https://www.ednchina.com/news/202004201131.html
本文轉自知乎本人的一篇回答。
