“神奇材料”氮化鎵 或將開啟IT產業新時代

核心觀點

產業發展包括三個週期:技術突破紅利期、應用實現擴張期和同質競爭普及期。隨著技術普及化和應用層面紅利開發殆盡,IT產業已經進入同質化競爭的階段。氮化鎵作為一種應用面廣泛的“神奇材料”,或將開啟IT產業新時代。

技術突破引領產業新週期

產業發展週期一般包括三個階段。

第一階段由技術突破開始。這裡所說的技術是廣義的概念,包括科技、材料、生產工藝等的進步和迭代。技術的突破,意味著原來無法滿足的需求可以變成現實,或者以更高效、低成本的方式替代既有的方法來滿足需求。在這一階段,誰擁有“核心科技”就能領先市場。當然,技術突破需要大量的研發投入和可行性實驗,一旦方向出錯可能導致企業之前的積累化為烏有。

相對安全的是第二個階段,當新技術已經被驗明能夠創造新需求(或者提高效率),基於新技術和用戶使用場景開發出應用(不僅是APP)就成為主要的擴張模式。無論是早年的Wintel聯盟,還是開創移動互聯網的蘋果公司,都是這一階段收穫最多的公司。

到了第三階段,技術成熟、場景相對固定,擁有成本優勢、營銷能力和銷售能力的公司將成為主流。這一階段的競爭也更加激勵,消費者可以用最低的價格買到產品和服務,甚至享受到“免費的午餐”。而作為供給端的企業,只能在外觀、顏色、尺寸、形狀等維度進行微創新,激發用戶潛在的非剛性需求了。

至此,產業要想繼續發展,需要新一輪技術突破來驅動。而此時市場也呼喚新技術早日成熟,以便為用戶創造更多的價值。

IT產業面臨瓶頸

2007年,在信息技術(特別是移動信息技術)積累到即將突破時,蘋果開創了全新的模式,無論是人機交互、APP,或者APP Store生態,都給用戶帶來了全新的體驗和無限的驚喜。直到2014年iPhone 6和iPhone 6 Plus的出現,將之前IT產業積累的技術紅利完全釋放。期間,海量用戶從PC轉移到手機,通訊從2G進入到4G,內容服務從門戶到分發……作為用戶,在這一期間的感覺是生活欣欣向榮,充滿了刺激感和新鮮感。

而此後的五年(2014-2019),隨著技術普及,應用層面紅利開發殆盡,產業進步的發展速度也慢了下來。企業和用戶都感覺好像是下了高鐵上了公交,內心充滿了焦灼的感覺,期盼產業能夠更加快速的迭代。

氮化鎵或開啟IT產業“新風口”

IT產業的發展方向有兩個維度,一是速度越來越快,二是成本越來越低。下一次技術突破,將在這兩個方向同時取得進步,釋放巨大的技術紅利,形成新的風口。

新風口源自一種第三代半導體材料——氮化鎵(GaN)。這種“神奇材料”由於其自身具備的材料特性,可廣泛應用於芯片製造、通訊、快速充電、無線充電、激光雷達(自動駕駛)以及製作Micro LED顯示屏等多個方面。

在芯片領域,最新一代的氮化鎵芯片,能夠以傳統芯片一半的體積,實現三倍的性能。

在通訊領域,為了實現更快的速度和更寬的帶寬,通訊頻段不斷向高頻遷移,氮化鎵器件能夠提供高頻通訊網絡所需要的功率和效能,並以更小的體積、更快的開關速度、更好的散熱能力、更高的溫度耐受力、更低的能耗成為新一代通訊器件的基礎性材料。

在充電領域,氮化鎵擁有遠快於現代產品的開關速率,並且在高速開關的情況下保持高效率水平,可以將充電器的體積減少一半以上,而且發熱量極大的降低。

無線充電也是氮化鎵即將實現突破的重要領域。在使用諧振式耦合線圈驅動的無線充電解決方案中,基於氮化鎵的器材能夠在高頻、高壓及高功率下工作,而且具有低功耗、低電磁干擾、尺寸纖薄等特點。無線充電100W的技術方案已經成熟,隨著供應鏈和產業鏈的成熟,即將進入大規模商用階段。更有甚者,據公開報道,有公司實驗成功了300W的無線充電,如果能夠規模應用,將讓我們全面進入“無線”時代。

“神奇材料”氮化鎵 或將開啟IT產業新時代

氮化鎵製作的器件,在無人駕駛領域也擁有廣泛的應用前景。激光雷達(LiDAR)是實現無人駕駛的關鍵設備,它的原理是發出激光脈衝,並接收從物體上反射的激光,再基於全球定位系統(GPS)和慣性導航系統(INS)在幾百米的範圍內建立周圍環境的模型,尺寸可以精確到釐米級。越快的激光脈衝頻率能實現更高的分辨率,而更高的脈衝電流讓激光雷達看得更遠。氮化鎵材器件製作的激光雷達系統能夠在極小尺寸上實現以上功能,大大提高了建模的精準度。而且,氮化鎵製作的處理器,能夠快速地收集、整合、處理來自多個雷達和傳感器輸入的信號,從而使無人駕駛安全可靠。此外,氮化鎵器件還廣泛運用於電動汽車的操作控制、電壓轉換、直流交流變頻、高強度車燈和充電設備等方面,為實現全方位的無人駕駛提供全面的支持。

利用氮化鎵製作的Micro LED顯示器材,能夠由“花粉粒”大小的芯片,精確控制每個像素獨立發光,從而實現在任何角度和任何條件下,屏幕都具有極強的可讀性、完美的色彩和均勻自然的亮度(亮度較OLED產品提高30倍),同時還能提供更好的穩定性和更低的能耗。隨著Micro LED成本的不斷降低,未來將“處處皆是屏幕、時時可以交互”,極大的改變人們獲取信息的方式,豐富人們與各種設備交互的場景,真正做到萬物互聯。

氮化鎵器件除了具有卓越的特性,更加重要的是,它可以採用與當前半導體產業鏈相適應的平面封裝結構,隨著製造工藝的成熟,總體成本將按照摩爾定律快速降低,性能則翻倍提升。有分析預測,氮化鎵器件的成本很快將與傳統的硅料器件相當,2019年可能就會迎來這一市場拐點。之後,氮化鎵將迅速普及,極大的改變IT產業的“基礎設施”。

無論是芯片、通訊器件還是顯示器材,氮化鎵以一己之力,幾乎可以實現整個產業的升級。此外,它還將引領無人駕駛、快速充電產業的迭代,從而實現IT產業外延的擴展。隨著新材料的廣泛應用,人與人之間、人與萬物之間將建立起“即時”的連接,我們正處在這場技術革命的最前沿。

“神奇材料”氮化鎵 或將開啟IT產業新時代


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