【导读】近日，中国电科46所成功制备出我国首颗6英寸氧化镓单晶，达到国际最高水平。据“中国电科”消息，中国电科46所氧化镓团队从大尺寸氧化镓热场设计出发，成功构建了适用于6英寸氧化镓单晶生长的热场结构，突破了6英寸氧化镓单晶生长技术，可用于6英寸氧化镓单晶衬底片的研制，将有力支撑我国氧化镓材料实用化进程和相关产业发展。
国内氧化镓研发进展捷报频传
目前，我国从事氧化镓相关业务的企业包括北京镓族科技、杭州富加镓业、北京铭镓半导体、深圳进化半导体等。此外，除中电科46所，上海光机所、上海微系统所、复旦大学、南京大学等各大科研高校也在从事相关研究。近期，我国在氧化镓方面的研发进展也频传捷报。
北京铭镓半导体于2022年12月完成4英寸氧化镓晶圆衬底技术突破，成为国内首个掌握第四代半导体氧化镓材料4英寸（001）相单晶衬底生长技术的产业化公司。
上市公司新湖中宝投资的杭州富加镓业已经初步建立了氧化镓单晶材料设计、热场模拟仿真、单晶生长、晶圆加工等全链路研发能力，推出2寸及以下规格的氧化镓UID（非故意掺杂）、导电型及绝缘型产品。
浙大杭州科创中心也于2022年5月成功制备直径2英寸（50.8mm）的氧化镓晶圆，而使用这种具有完全自主知识产权技术生长的2英寸氧化镓晶圆在国际尚属首次。
中国科大国家示范性微电子学院教授龙世兵课题组于2023年初首次研制出氧化镓垂直槽栅场效应晶体管。而就此前不久，龙世兵课题组相关研究论文成功被世界顶级技术论坛IEEE IEDM大会接收，这也是中国科大首次以第一作者单位在IEEE IEDM上发表论文。
最具效率的半导体材料
随着量子信息、人工智能等高新技术的发展，半导体新体系及其微电子等多功能器件技术也在更新迭代。虽然前三代半导体技术持续发展，但也已经逐渐呈现出无法满足新需求的问题，特别是难以同时满足高性能、低成本的要求。
此背景下，人们将目光开始转向拥有小体积、低功耗等优势的第四代半导体。第四代半导体具有优异的物理化学特性、良好的导电性以及发光性能，在功率半导体器件、紫外探测器、气体传感器以及光电子器件领域具有广阔的应用前景。富士经济预测2030年氧化镓功率元件的市场规模将会达到1,542亿日元（约人民币92.76亿元），这个市场规模要比氮化镓功率元件的规模（1,085亿日元，约人民币65.1亿元）还要大。
氧化镓的结晶形态截至目前已确认有α、β、γ、δ、ε五种。其中，β相最稳定。β-Ga2O3的禁带宽度为4.8～4.9 eV，击穿场强高达8 MV/cm。
巴利加优质是低损失性能指标，β-Ga2O3的巴利加优质高达3400，大约是SiC的10倍、GaN的4倍。因此，在制造相同耐压的单极功率器件时，元件的导通电阻比SiC、GaN低得多，极大降低器件的导通损耗。
中国科学院院士郝跃曾指出，氧化镓材料是最有可能在未来大放异彩的材料之一，在未来的10年左右，氧化镓器件有可能成为有竞争力的电力电子器件，会直接与碳化硅器件竞争。但氧化镓目前的研发进度还不够快，仍需不懈努力。
国内投融资开始涌动
氧化镓是未来十年的生意，行业分析人士表示，预计到2030年，全球氧化镓及功率器件市场规模将达到98.6亿元。
在产业化方面，国内刚刚起步，但很多投资基金已经开始关注到氧化镓的未来，寻求相关创业项目和创业团队，推动国内氧化镓发展。北京镓族科技、杭州富加镓业、北京铭镓半导体、深圳进化半导体是目前在投融资市场较为活跃的四家公司——
北京镓族科技是国内入局比较早的一家公司，注册成立于2017年年底，是国内首家、国际第二家专业从事氧化镓半导体材料开发及应用产业化的高科技公司，是北京邮电大学的科研团队科研成果转化形成公司；
杭州富加镓业科技有限公司成立于2019年12月，是由中国科学院上海光机所与杭州市富阳区政府共建的硬科技产业化平台——杭州光机所孵化的科技型企业；
北京铭镓半导体是可实现国产工业级氧化镓半导体晶片小批量供货的中国厂家，这家公司已开始布局“氧化镓”材料产业全链路；
深圳进化半导体则称预计在一年内实现2英寸β相的单晶衬底的小批量生产和销售，目前已有潜在客户表达了联合测试意愿。
据《中国电子报》预测，辐射探测传感器芯片和功率校正、逆变、高功率和超大功率芯片是氧化镓两个主要方向，尤其是在超宽禁带系统可用功率和电压范围方面会发挥重要作用，包括电力调节和配电系统中的高压整流器、电动汽车和光伏太阳能系统等有利应用场景。
进化半导体公司CEO许照原在36氪访谈中表示，碳化硅用了40年时间发展，氧化镓则仅用了10年，踩着碳化硅脚印前进的氧化镓很有可能有类似的发展行径：先在市场门槛较低的快充和工业电源领域落地，后在汽车领域爆发。
氧化镓在十年内已取得重大进展，眼看离产业只差一步之遥，但针对材料制备和相关性质研究仍然不够系统和深入，若想统治未来，掌握现在这十年是关键。
来源：贤集网
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