来源：雪球App，作者： 之江小隐，（https://xueqiu.com/1457313048/327216215）
最近华灿的官微多次提到了GaN(氮化镓)业务进展，虽然这块业务华灿很不争气，从2022年定增就说要尽快落地该项目，但实际上是需延期到2025年12月31日，但仍可见公司对这块新业务的关注与重视，这里面其实是有很多信息可以捕捉的，尤其是不匆匆忙忙上马项目，也许从公司视角来看，在AI和机器人的时代，GaN的战略价值，实际上已经变了，相应的，业务逻辑也变了，今天我就从个人研究者的角度稍微展开说几句。
一、氮化镓的特性与市场格局
GaN（氮化镓）被大家所知，是因为它被认定为是第三代半导体，为什么它可以成为第三代半导体呢？我觉得下面这张图做了很清晰的解释，
可能对于禁带宽度、击穿电场、电子饱和速率等，你们有些难以理解，别急，可以用浅显的比方解释下：我们可以把半导体材料的发展想象成人类盖房子的过程，每一代半导体材料就像是不同阶段的建筑材料。随着时间推移和技术进步，人们不断寻找和使用更合适的“材料”来建造性能更好的“房子”（半导体器件）。第一代半导体主要是硅（Si）、锗（Ge）等；第二代半导体有砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等；而氮化镓（GaN）则是第三代半导体材料的代表之一。
氮化镓被称为第三代半导体的原因：
（1）高电子迁移率：可以把电子想象成在材料里奔跑的小人。氮化镓这种材料里的小人跑得更快，也就是电子迁移率高。这使得氮化镓制成的器件在处理电信号时速度更快，就像道路更通畅，车辆（电子）能更快地通行，所以在高速电子器件方面有很大优势，比如用于制作高频的通信芯片等。
（2）高击穿电场强度：这就好比氮化镓这个“房子”的墙壁特别坚固，能承受更大的压力（电场）。在高电压环境下，氮化镓不容易被击穿损坏，所以可以用于制造能承受高电压的功率器件，像一些需要处理大电流、高电压的电源转换设备等，用氮化镓来做就更能保证器件的稳定性和可靠性 。
（3）宽禁带特性：禁带可以理解为材料里的一条“分界线”，电子要跨越这条线才能参与导电。氮化镓的禁带比较宽，这意味着需要更高的能量才能让电子开始导电。这一特性使得氮化镓器件在高温环境下也能稳定工作，而且在发光方面也有独特优势。
对于第（3）点，可能你还有些疑惑，我们可以再用游乐场的比方来进一步拆解下，帮你理解，这个过程也是我当时自己学习的过程：
（1）禁带的通俗理解
想象一下，半导体材料就像是一个有特殊规则的“游乐场”，里面的电子就像是在玩游戏的“小朋友”。在这个“游乐场”里，有一片特殊的区域，就像是一条看不见的“分界线”，把“游乐场”分成了两个部分，这条“分界线”就是禁带。电子要想从这个“游乐场”的一部分跑到另一部分去参与导电（就像小朋友要从游乐场的一个区域跑到另一个区域去玩新的项目），就必须要有足够的能量来越过这条“分界线”。
（2）氮化镓宽禁带的价值：“高温稳定性”与“发光独特优势”
氮化镓这种材料所对应的“游乐场”里，这条“分界线”（禁带）比较宽。这就好比小朋友要跑到另一个区域去玩，需要跨越的距离变得更长了，也就意味着他们需要更多的力气（更高的能量）才能成功跨越过去。
在半导体器件中，这个“能量”通常以热量或者光照等形式提供。对于氮化镓来说，因为它的禁带比较宽，所以只有当提供给电子的能量足够高时，电子才能够越过禁带参与导电。
高温稳定性
在高温环境下，普通的半导体材料里的一些电子可能因为获得相对较低的热能（就像小朋友本身就有一定的活力），就能够轻易地越过禁带开始随意移动，这就可能导致器件的性能变得不稳定，就好像游乐场里的秩序被打乱了一样。
而氮化镓由于禁带宽，电子需要更高的能量才能越过禁带，在高温环境下，普通的热能往往不足以让大量电子越过禁带，所以氮化镓器件就能保持较好的稳定性，继续正常工作，就像游乐场即使在人很多、很热闹（高温）的情况下，依然能有条不紊地运行。
发光独特优势
在发光二极管（LED）或者激光二极管等光电器件中，电子在不同区域的跃迁会产生光。氮化镓宽禁带的特性使得电子在跃迁过程中能够释放出特定能量和波长的光。
由于禁带宽，电子跃迁时释放的能量相对较高，对应产生的光的波长范围比较窄，这就使得发出的光更加集中、纯净，颜色更纯、更亮。而且因为氮化镓材料本身的特性，它在发光过程中的能量损耗相对较小，所以能够实现高效率的发光，因此常用于制作高亮度、高效率的发光二极管（LED）以及激光二极管等光电器件 。
讲完氮化镓（GaN）是一个什么样的材料，我们再来讲讲它的发展。早先在这块，我国完全是上不了台面的，所以2013年，国家就意识到了这个问题，在著名的863计划中，就提出要把第三代半导体作为国家重点发展产业，并在十四五规划中，明确提出发展GaN（氮化镓）半导体产业。而我在早先的文章中《LED正在回归半导体》就介绍过，GaN（氮化镓）从实验室走向社会大规模应用，就是从LED产业开始的。2014年，日本人中村修二通过蓝光LED贡献获得诺奖（原先LED行业搞不定蓝光，而没有蓝光就做不了白光），根本原因就是因为在LED领域搞定了氮化镓材料，这个事情发生在1992年。在这个事情发生后的第6年，美国科锐（CREE）公司正式开发出了GaN高电子迁移率晶体管，从此LED照明开始商业化，进入到千家万户（神奇吧，整个LED照明到现在不过是20来年）。中国大致是在2013年，逐渐开始在LED领域发力并追赶上去，发展到现在已占据全球70%+的份额，扼守重要身位。
LED行业的氮化镓从哪里来LED企业现在是氮化镓的主要生产商，但LED企业本身不具备镓的原材料，所以主要从上游购买。2022年，行业内网站曾向华灿光电的采购部负责人做过一个采访：
通过这个采访，我们可以大致预估2024年镓在LED的消费量为278-331吨，2025年预计为320-380吨。从2020年开始，镓的价格从1000元/公斤上涨1倍至2000元/公斤，从此大致稳定在这里。LED企业买到镓后，就要自己加工，一般是采用比较成熟的HVPE工艺，利用含镓源气体（通常是金属镓与含氯气体反应生成的氯化镓）、氨气（作为氮源）以及氢气（作为载气和反应辅助气体），在高温条件下，这些气体在衬底表面发生化学反应，生成氮化镓并沉积在其上，从而实现外延层的生长。这里面会用到一个大家经常会听到的设备MOCVD，以前这块也是被国外公司垄断，后来我们的中微半导体、北方华创等公司也是攻克了相关技术，目前这块可以说也已基本国产化。
说到这里，氮化镓已经被生产出来了，但生产出来的氮化镓怎么用，又分成3个重要方向：
用在不同地方，又对氮化镓的衬底选择和产线要求不一样，所以即使是LED企业，已经在做这块，但如果要将氮化镓应用到除光电子外的其他领域，产线和设备也要做相应升级，而这就回到了2022年，华灿为什么要定增做这方面的升级。从2022年到2025年的3月份，尽管华灿还没有对外正式商业化氮化镓，但是它的进展我们还是可以总结下：
（1）2023年技术奠基
完成全链条工艺能力建设（衬底→外延→器件），核心突破在于 6/8英寸大尺寸外延控制 和 650V器件性能达标。
义乌工厂通线标志着从实验室向量产迈出关键一步。
（2）2024年可靠性攻坚
重点解决 车规级验证 和 客户定制化需求，通过小批量送样锁定高端客户。
8英寸外延研发持续降本，为大规模推广铺路。
（3）2025年市场化突破
华灿光电拥有一条GaN生产线，已实现从外延到芯片的流水，预计今年即可实现年产1.2万片器件能力（全球排名第一的英诺赛科2023年产量6.7万片，相应市占率42.4%）。
2025年1月，华灿与晶通半导体达成战略合作，晶通半导体在GaN技术领域深耕多年，拥有GaN HEMT、GaN SBD、Smart-GaN®、Smart-Driver® IC的设计能力，以及基于AI机器学习的动态测试技术平台。本次合作双方将整合各自资源，共同打造高性能、高可靠性的GaN功率器件，以满足消费类、AI数据中心、车用、光伏及储能等新兴市场的多元化需求。
基于自主研发的蓝宝石GaN外延结构，器件的横向BV从1400V提升至2000V+，有效提高器件可靠性裕量，同时也为更高电压器件如900V，1200V进行了外延方面的性能储备。
作为一家IDM公司，布局涵盖器件设计、衬底、外延、芯片工艺等多环节，在设计、制造方面具备一体化优势，2025年Q2进行大规模市场推广。
二、氮化镓在AI和机器人时代的新价值
这块就是有别于LED照明和显示的另一个故事了：
（待续）
以上，是收集资料加个人分析得出，非行内从业人士，所有意见仅供参考和交流，且不构成任何投资决策。