氮化镓具有转换效率高。工作频率高，工艺兼容性强的优势。与硅相比，GaN具有三倍的带隙、大的带隙（3.4eV）、高的热导率（1.3W/cm-K），因此工作温度高，击穿电压高，抗辐射能力强。GaN可以在高频带中工作，这将整个电路的开关频率从50-60kHz增加到200-500kHz及以上。GaN器件是与现有Si半导体工艺高度兼容的平面器件，使其更容易与其他半导体器件集成。GaN材料系列具有低热发生率和高击穿电场，是开发高温高功率电子器件和高频微波器件的重要材料。
5月28日，2023中关村论坛北京（国际）第三代半导体创新发展论坛在中关村国家自主创新示范区展示中心举办。本次论坛由科学技术部、工业和信息化部、北京市人民政府主办，北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会，北京市经济和信息化局，北京市顺义区人民政府，北京第三代半导体产业技术创新战略联盟共同承办，得到了国际半导体照明联盟、国际信息显示学会、亚欧第三代半导体科技创新合作中心的大力支持。论坛立足“双碳”目标下第三代半导体产业的新形势、新机遇，围绕第三代半导体技术发展现状、趋势展望及对能源、交通、信息等领域高质量发展的支撑作用等展开交流，进一步构建开放创新平台，共建全球产业链生态圈，助力北京国际科技创新中心建设。
论坛主题报告环节，美国国家工程院院士、加州大学教授Umesh Mishra分享了高效率氮化物功率半导体和射频电子研究进展。半导体技术必须实现基于应用的高性能，技术必须非常可靠，同时要不断的降低成本，低成本需要高的市场渗透率，氮化镓拥有激光、LED、雷达、毫米波通信等广泛的应用基础，具有巨大的市场潜力。
作为第三代半导体材料第一个成熟的应用突破口，氮化镓基LED，是上个世纪取得的重大突破之一，而且得到了应有的回报。除了高效照明，节能减碳，也开拓了在汽车、农业、植物工厂等领域超越照明的重要应用。技术发展速度始终预示着成功的可能。技术发展快意味着一直受市场驱动。发展速度和市场成功之间存在内在联系。高市场渗透需要高可靠性和降低价格的路线图，才能获得公众更广泛的认可。
电动汽车、移动通信等领域的发展推动着电力电子器件的发展，氮化镓具有非常大的带隙，很高的击穿电场，同时具有非常高的电子迁移率和良好的导热性，可以实现较高的电气性能、高迁移率，高迁移率同时实现了高速度，以及低开关损耗。随着氮化镓器件的应用增长，将提高能源转换效率，实现大量的降低能源消耗、成本以及减少碳排放等。
氮化镓会减少提供高压性能所需的能量和物理空间。氮化镓的运行速度相较传统硅提高了 20 倍，还可以在尺寸和重量减半的情况下，实现高达3倍的功率提升或快3倍的充电速度。氮化镓进入更高功率、更高要求的应用领域，比如家电、数据中心、太阳能、能源存储和电动汽车等领域。将有利于减少器件体积，降低成本，高效率的高频工作。随着氮化镓技术的不断进步，未来的市场非常广阔。
移动通信，微波射频是氮化镓器件的重要应用方向，GaN射频器件与传统的硅横向扩散金属氧化物半导体（Si-LDMOS）和GaAs器件相比，具有更高工作电压、更高功率、更高效率、高功率密度，更高工作温度和更耐辐射能力的优势。氮化镓可用于包括雷达系统、军事通信、卫星通信和电信等多个市场。从高阶高端的雷达、电子对抗、导航和空间通信等军事电子装备应用进入到5G基站、物联网、激光雷达、无人驾驶汽车毫米波雷达、人工智能以及通用固态射频功率源等宽广的民用领域，有巨大的市场。
报告还分享了氮极性的氮化镓以及极性深度研究技术的最新进展，研究可以得到8 w/mm以上的极高功率甚至在12伏时，效率可以提升40%以上。并指出，从光子学，电力电子和射频电子这些氮化镓占主导地位的领域来看，氮化镓未来会与硅并列成为首选半导体。
嘉宾简介
Umesh K. Mishra教授是美国加利福尼亚大学杰出教授，并获得利福尼亚大学圣芭芭拉分校电气和计算机工程惠蒂尔教授头衔。1990年他加入了美国加利福尼亚大学圣芭芭拉分校电气和计算机工程系。他在2007年共同创立了Transphorm，任董事长兼首席技术官，从而商业化功率转换的硅基氮化镓晶体管。他是IEEE会士、国家发明家学会的会士、日本应用物理学会的国际会士以及美国国家工程院院士。
