器件具有高频、高转换效率、高击穿电压等特性，让微显示、手机快充、氮化镓汽车等有了无限可能。

  智慧芽旗下智慧芽创新研究发布《第三代半导体-氮化镓技术洞察报告》（以下简称“报告”），从技术角度全面洞察分析了氮化镓这一产业的诞生、产业高质量发展和未来突破。

  氮化镓（GaN）主要是指一种由人工合成的半导体材料，是第三代半导体材料的典型代表, 研制微电子器件、光电子器件的新型材料。氮化镓技术及产业链已经初步形成，相关器件加快速度进行发展。第三代半导体氮化镓产业范围涵盖氮化镓单晶衬底、半导体器件芯片设计、制造、封测以及芯片等主要应用场景。

  氮化镓应用场景范围广泛，作为支撑“新基建”建设的关键核心器件，其下游应用切中了 “新基建”中5G基站、特高压、城际高铁等主要领域。此外，氮化镓的高效电能转换特性，可以帮助实现光伏、风电（电能生产），直流特高压输电（电能传输），新能源汽车、、机车牵引、消费电源（电能使用）等领域的电能高效转换，助力“碳达峰，碳中和”目标实现。

  从产业发展来看，全球氮化镓产业规模呈现爆发式增长。据分析机构Yole研究显示，在氮化镓功率器件方面，2020年的整体市场规模为0.46亿美元，受消费类电子、电信及数据通信、电动汽车应用的驱动，预计到2026年增长至11亿美元，复合年均增长率为70%。值得一提的是，电动汽车领域的年复合增长率高达185%。在氮化镓射频器件方面，2020年的整体市场规模为8.91亿美元，预计到2026年增长至24亿美元，复合年均增长率为18%。

  从产业链看，国内氮化镓产业链已基本形成，产业体系相对聚焦中游，中国企业纷纷入场，主要代表企业分布在全国各地。

  智慧芽多个方面数据显示，全球在氮化镓产业已申请16万多件专利，有效专利6万多件。其中，保护类型以发明专利为主，行业技术创新度比较高。报告说明，该领域美日技术实力较强，中美日市场较热。

  从技术发展的历史演进来看，20世纪70年代初出现氮化镓相关专利申请，1994年之前尚处于探索阶段，参与企业较少；1994-2005年进入加快速度进行发展期，主要驱动力是LED照明商用化；2010年开始，日本住友、日立等对氮化镓衬底大尺寸的突破和进一步产品化，促进了相关专利量的进一步迅速增加；自2014年起，专利申请量总体趋于稳步发展态势，年专利申请量基本维持在9000件以上，在这段时期，可见光LED热度减退，GaN基FET器件、功率/射频器件、MicroLED等器件热度上升。

  从氮化镓领域全球技术布局来看，中国、美国和日本为氮化镓技术热点布局的市场。其中，美国和日本起步较早，起步于20世纪70年代初，而中国起步虽晚，但后起发力强劲。有必要注意一下的是，目前全球的氮化镓技术主要来自于日本。

  报告显示，全球氮化镓主要创新主体的龙头大多分布在于日本。氮化镓产业国外重点企业包括日本住友、美国Cree、德国英飞凌、韩国LG、三星等，中国企业代表有，晶元光电、三安光电、台积电、华灿光电等。但目前中国企业和国外企业相比，专利申请数量仍有一定差距。

  在这些企业中，日本住友全球率先量产氮化镓衬底，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。住友聚焦于衬底和器件方面的研究，其中，器件方面近几年侧重于氮化镓FET器件。该公司的氮化镓衬底单晶生长技术侧重HVPE法，重点解决衬底缺陷、尺寸等难题。此外，住友在氮化镓FET器件上，侧重外延工艺和芯片工艺突破。

  美国Cree依靠其技术储备支撑氮化镓功率器件的市场化。2019年，Cree逐步剥离LED业务，专注于碳化硅电力电子器件和用于GaN射频器件，并于2021年正式更名为Wolfspeed（原Cree旗下的功率&射频部门）。在技术分布上，发光二极管LED和GaN基FET器件两大方向是Cree重要的专利布局领域。其中，前者的研发热度在近几年明显衰退，而Cree在后者的细致划分领域中则探索了较多的技术难题，注重器件多性能发展。

  德国英飞凌持续深耕功率器件领域，且着重关注美国市场。其前身作为西门子集团的半导体部门，英飞凌主要生产IGBT、功率MOSFET、HEMT、DC-DC转换器AC-DC电源转换器等功率半导体器件，曾连续10年居全球功率半导体市场之首。在氮化镓领域，英飞凌的技术分布于集中产业链中游——器件模组，持续关注GaN基FET、IGBT等功率元器件，以及由多个功率元器件集成的功率模块（如电源转换器）的研发。总体而言，英飞凌在功率模块、GaN基FET器件上布局的专利最多。

  国内LED龙头“三安光电”在氮化镓领域有一定技术储备。三安光电是目前国内顶级规模的LED外延片、芯片企业。2014年，该公司投资建设氮化镓高功率半导体项目；2018年，在福建泉州斥资333亿元投资Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料、LED外延、芯片、、光通讯、射频滤波器等产业。在氮化镓领域，三安光电同样集中于产业链中游——器件模组的研究。其布局的器件类型最重要的包含可见光LED、紫外LED、Micro/Mini LED和GaN基FET。2016年后，三安光电对可见光LED的专利申请量逐渐下降，并开始增加对Micro/Mini LED、GaN基FET的专利申请。

  此外，智慧芽推出的氮化镓（GaN）专利情报监控分析成果已落地形成IT平台系统，可实现日常更新、监控和查阅，确保分析结果持续为行业研发创新和知识产权情报管理发挥价值。

  PatSnap智慧芽成立于2007年，作为一家立足于科技的全球研发创新信息与管理提供商，智慧芽凭借多年积累的人工智能技术和大数据处理能力，始终致力于为创新者打造更好的信息情报平台和服务。 通过提供丰富且人性化的产品组合及解决方案，智慧芽帮助客户从知识产权等信息中轻松获取科技竞争情报、促进商业化过程，以提升客户创新的核心竞争力。创立至今，智慧芽已服务全球50多个国家10000多家客户。官网：

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  2000 年代初就已开始，但 GaN 晶体管仍处于起步阶段。 毫无疑问，它们将在

  十年内取代功率应用中的硅晶体管，但距离用于数据处理应用还很远。 Keep Tops

  器件、驱动、控制和保护集成。这些GaNFast™功率芯片是一种易于使用的“数字输入、电源输出” (digital in, po

  的电压，其漏极漂移区为10-20μm，或大约40-80V/μm。这大大高于硅20V/μm的理论极限。然而，

  的存在。1875年，德布瓦博德兰（Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran）在巴黎被发现

  (GaN)的重要性日益凸显，增加。因为它与传统的硅技术相比，不仅性能优异，应用场景范围广泛，而且还能有实际效果的减少能量损耗和空间的占用。在一些研发和应用中，传统硅器件在能量转换方面，已达到了它的物理

  （原子序数 31）和氮（原子序数 7）结合而来的化合物。它是拥有稳定六边形晶体结构的宽禁带半导体材料。禁带，是指电子从原子核轨道上脱离所需要的能量，

  为单开关电路准谐振反激式带来了低电荷（低电容）、低损耗的优势。和传统慢速的硅器件，以及分立

  更小：GaNFast™ 功率芯片，可实现比传统硅器件芯片 3 倍的充电速度，其尺寸和重量只有前者的一半，并且在能量节约方面，它最高能节约 40% 的能量。 更快：

  的关键人物。 首席技术官 Dan Kinzer在他长达 30 年的职业生涯中，长期担任副总裁及更高级别的管理职位，并领导研发工作。他在硅、碳化硅（SiC）和

  芯片上，能有效提升产品充电速度、效率、可靠性和成本效益。在很多案例中，

  是第四代半导体材料，在市场对性能好、损耗低、功率密度高的功率器件需求不断释放背景下，氧化

  【LicheeRV-Nano开发套件试用体验】LicheeRV-Nano上的IAI技术应用

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