10日收盘,氮化镓概念板块指数报1116.18点,涨幅3.17%,成交210.5亿元,换手3.17%。板块个股中,跌幅最大的前3个股为:华峰测控报139.92元,跌-0.41%。台基股份报28.65元,跌-0.52%。北方华创报451.51元,跌-1.85%。涨幅最大的前3个股为:欧陆通报103.15元,涨10.31%;铖昌科技报32.90元,涨10.00%;深康佳A报4.64元,涨9.95%。
氮化镓是一种无机物,化学式为GaN,英文名称为Gallium Nitride,是氮和镓的化合物,属于第三代半导体材料。它通常为白色或微黄色的固体粉末,具有结构稳定、熔点高、耐高压、坚硬等特点,非常适用于极端环境。氮化镓存在三种晶体结构:纤锌矿、闪锌矿和岩盐矿结构,其中六方纤锌矿结构是稳态结构,立方闪锌矿是亚稳态结构,而立方岩盐矿仅在极端高压下出现。在室温下,氮化镓的化学性质稳定,耐酸碱、耐腐蚀,不溶于水,不与浓无机酸反应,仅稍与稀酸作用,且在热碱溶液中溶解速度非常缓慢。氮化镓在空气中加热到800℃开始氧化,1050℃开始分解,具有高稳定性。其禁带宽度可通过固溶体的制备在氮化铟的0.6电子伏(eV)到氮化镓的3.4电子伏(eV),再到氮化铝的6.2电子伏(eV)之间连续变化,发光波段覆盖从近红外到可见光区(红、黄、蓝、绿)再到深紫外区,因此是一种理想的发光器件材料,发光效率高,主要应用于氮化镓基发光二极管(LEDs)、激光二极管(LDs)和紫外光探测器等。作为第三代半导体材料的代表,氮化镓是重要的直接宽带隙半导体材料之一,具有优良的物理化学性质,是当前世界上最先进的半导体材料之一,不仅广泛应用于蓝绿光发光二极管、激光器、紫外波段探测器以及高温、大功率集成电路等器件,还可作为环保新材料应用于环境保护。由于其种种优异特性,氮化镓材料和器件的研究正日益成为人们关注的焦点。
氮化镓根据晶体结构的不同,主要可分为纤锌矿、闪锌矿和岩盐矿结构。纤锌矿结构属于六方晶系,每个晶包含六个镓原子和六个氮原子,其晶格常数为a=0.3189纳米,c=0.5185纳米,且沿C轴镓原子与氮原子构成的双层原子密排面以ABABABAB方式堆积。这种结构是氮化镓晶体管进行高电子迁移率晶体管(HEMT)操作的关键。闪锌矿结构则属于立方晶系,每个晶包包含四个镓原子和四个氮原子,其原子排布与金刚石结构相似。另外,纤锌矿结构的氮化镓在高压下有可能发生相变,转变为岩盐矿结构的氮化镓,这一过程是可逆的,压力消失后岩盐矿结构会重新转变为更稳定的纤锌矿结构。同样,闪锌矿结构的氮化镓在高温下也不稳定,有可能转化成岩盐矿结构或纤锌矿结构的氮化镓。
氮化镓产业链上游原材料主要包括氮化镓衬底及氮化镓外延片,其中代表性衬底供应商有天科合达半导体、中镓半导体、纳维科技、芯元基半导体科技等,而代表性外延片供应商则包括中国电科、英诺赛科、晶湛半导体等。中游为氮化镓器件制造商,经营模式分为设计制造一体和设计与代工厂两种,设计制造一体的代表性参与方有士兰微电子、华润微电子、三光安电、镓未来等,设计类代表性参与方有中兴微电子、海思半导体,代工厂则包括方正微电子、三安光电、台积电等。下游应用领域广泛,涵盖光电子、射频电子和电力电子三大方向,其中光电子领域包括消菌杀毒、激光显示、LED照明和LED显示,射频电子领域涉及卫星通讯、移动终端、国防军工和无线通信基站,电力电子领域则应用于智能电网、工业电机、新能源汽车和电源转换系统等。目前,中国氮化镓产业链已初步形成,整体产业结构相对集中在中游,国产企业正逐步切入氮化镓行业,主要代表企业集中在江苏地区。在氮化镓衬底方面,主要采用碳化硅衬底,但进口依赖严重,国产化程度较低,中国厂商全球市占率仅约10%。外延片方面则主要采用金属有机气相化学沉积的生长方法。由于碳化硅衬底与氮化镓器件匹配度高、性能好且成本相对较低,因此受到广泛应用。当前,中国氮化镓中游代表企业每月产能在2,000片至10,000片不等,整体产能较低但呈逐渐扩大趋势,多条产线正逐渐投产,未来产能将持续扩大。尽管目前氮化镓在半导体市场中的渗透率较低,但随着中国半导体市场规模的逐年上涨,氮化镓的应用场景将不断丰富,发展空间也将持续拓展。