3日收盘,氮化镓概念板块指数报1273.55点,涨幅0.18%,成交258.8亿元,换手3.94%。板块个股中,跌幅最大的前3个股为:和而泰报20.56元,跌-4.86%。奥海科技报39.31元,跌-5.05%。欧陆通报130.50元,跌-12.35%。涨幅最大的前3个股为:深康佳A报5.76元,涨9.92%;蔚蓝锂芯报15.82元,涨8.95%;海陆重工报6.41元,涨5.43%。
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,并在热碱溶液中缓慢溶解。氮化镓在空气中加热到800℃开始氧化,1050℃开始分解,展现出高稳定性。其禁带宽度可通过固溶体的制备在较大范围内连续变化,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,被广泛应用于蓝绿光发光二极管、激光器、紫外探测器以及高温、大功率集成电路等器件,并在环保新材料领域也展现出应用潜力。由于其种种优异特性,氮化镓材料和器件的研究正日益受到人们的关注。
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。至于岩盐矿结构的氮化镓,它可以在高压下由纤锌矿结构相变而来,且此相变过程可逆;同时,闪锌矿结构的氮化镓在高温下也可能转化成岩盐矿结构或纤锌矿结构。
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、设计和代工厂两类,设计制造一体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、LED显示等,射频电子领域涉及卫星通讯、移动终端、国防军工、无线通信基站等,电力电子领域则应用于智能电网、工业电机、新能源汽车、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%。外延片方面主要采用金属有机气相化学沉积的生长方法。碳化硅衬底因与氮化镓器件匹配度高、性能好且成本相对较低而得到广泛应用。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。随着多条产线的逐渐投产,未来产能将不断扩大。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增长,氮化镓的应用场景将不断丰富,发展空间也将持续拓展。