1. 氮化镓GaN半导体材料的特性
目前，氮化镓GaN和碳化硅SiC发展较成熟。表1是一些第二代、第三代典型半导体材料特性参数对比。
表1 典型半导体材料特性参数对比
从表1可以看出氮化镓GaN 和碳化硅SiC的材料特性主要有以下优点：
a. 临界击穿电场比硅Si高十倍，较大地提高了这两款半导体功率器件电流密度和耐压容量，同时也较大地降低了导通损耗。
b. 禁带宽度大约是硅Si的三倍，大大降低了这两款半导体器件的泄露电流，并使这两款半导体器件均有抗辐射特性；此外由于碳化硅材料的耐高温特性，在高温应用场合是具有优势的，理论上工作温度可以达到600℃。
c. 热导率是硅Si的三倍，有着优异的散热性能，可以大大地提高碳化硅SiC的集成度、功率密度。
d. 电子饱和漂移速度是硅Si的两倍，可以让这两款半导体器件在更高的频率下工作。
因此这两款半导体材料GaN、SiC有着硅Si材料无法企及的优势，所以用这两款半导体材料制造的芯片可以承受更高的电压，输出更高能量密度，更高的工作环境温度。另外，氮化镓GaN器件有着更高的输出阻抗，可以使得阻抗匹配和功率组合更轻松，因此可以覆盖更宽的频率范围，大大地提高射频功率放大器的适用性。最后，由于绝大部分氮化镓GaN器件是用碳化硅做衬底生产的，因此氮化镓GaN的成本还是比较高的。
2. 氮化镓应用现状与发展
2.1 氮化镓技术与军事应用
当前军事与航天领域是氮化镓技术最大的市场。最早就是在美国国防部的推动下，开始了氮化镓技术的研究，慢慢地就行成了现在GaN器件的市场。
据统计，军事和航天领域占据了GaN器件总市场的40%，最大应用市场是雷达和电子战系统。2016年3月，爱国者导弹防御系统美国雷神公司宣布采用了最新的基于GaN技术的相控阵天线系统。之前的爱国者导弹防御系统的雷达是采用的被动电子扫描阵列系统，现在的雷达系统改为了基于GaN技术的主动电子扫描阵列(AESA)，基于GaN技术的主动电子扫描阵列将提供给爱国者导弹防御系统360度无死角的雷达搜索制导能力。包括现在的机载火控雷达、弹载导引头、舰载预警防空雷达等等，越来越多的用到了基于GaN技术的相控阵天线系统。
现在这些GaN技术已经慢慢的正从军用转为民用。例如，汽车无人驾驶系统、60GHz频段的Wi- Fi技术、无线通信基站、还有就是5G通信。
2.2 氮化镓技术与民品应用
虽然现在在通信基站里面逐渐有了GaN器件，但要把GaN器件运用在普通手机上，还需要很长的时间。当前爆炸式增长的数据流量，移动通信运营商正在竭力满足。根据预测，从2018年至2023年，全球移动通信数据流量以每年45%增长，今后移动通信运营商如不采用GaN技术，有可能将无法满足用户的需求。
载波聚合和大规模多人多出技术要求通信基站必须逐步地采用性能更优异的功率放大器。通信基站中以前所用的射频功率放大器主要基于硅Si的LDMOS技术，但硅Si的LDMOS技术的极限频率是无法超过3.5GHz，同时硅Si的LDMOS技术也无法满足视频数据所需要的 300 MHz以上更宽的带宽。
综上所述，通信基站已经开始采用氮化镓GaN器件来替代硅Si的LDMOS器件。硅Si的 LDMOS器件物理特性上已经到达了极限，这就是氮化镓GaN器件进入民品市场的原因。随着爆炸式增长的数据流量，通信基站越来越需要更高峰值功率、更宽带宽以及更高频率的器件，这就使得氮化镓GaN器件应用于通信基站成为必然。
目前生产制造氮化镓GaN器件主要有两种方式，一种是Qorvo和大部分厂商都采用的基于碳化硅SiC作为衬底的氮化镓GaN射频工艺，一种是Macom主导的基于硅Si作为衬底的 氮化镓GaN射频工艺。两种射频工艺各有利弊，根据 Qorvo的说法，相比基于硅Si作为衬底的氮化镓GaN，基于碳化硅SiC作为衬底的氮化镓GaN射频工艺有着更高的功率密度和更好的热传导性。4G手机主要采用的是基于砷化镓GaAs和硅Si的射频器件，但5G时代，除了采用基于砷化镓GaAs和硅Si的射频器件，同时也会采用基于氮化镓GaN的射频器件，特别是在高频段的应用上。