（原标题：氧化镓的产业化与挑战）

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氧化镓是继Si、SiC及GaN后的第四代宽禁带半导体材料，是一种性能远超氮化镓的无机化合物，已知晶相共6种，包括α，β，γ 等5 种雄厚相和1 个瞬态相κ－Ga2O3，其中β 相为热力学雄厚相。Ga2O3熔点约为1793 ℃，高温下其他相均更始为β－Ga2O3，通过熔体法只可滋长获取β－Ga2O3单晶。β－Ga2O3在体块单晶滋长方面，相对其他晶相具有显着上风。

半导体材料氧化镓具有耐压、电流、功率、损耗等上风，已被海外招供并开启产业化，氧化镓是主要用于功率器件和光电器件范围，其可用于探伤日盲紫外光、军用色泽探伤器、电站、加油站等场景的故障探伤，以及功率器件范围。

第三代半导体流程三四十年的发展，也曾酿成了好意思满的产业链，向着资本不息裁减的所在发展。氧化镓作为第四代半导体材料，在功率器件和光电愚弄范围有庞杂的愚弄长进，具有私有的材料性情和上风，氧化镓思要获取产业发展，需要材料资本裁减、衬底、外延、器件产业链发展完善、出现示范性愚弄等成分。

2012年日本报说念了第一颗氧化镓功率器件，2015年推出了高质地氧化镓单晶衬底、2016年推出了同质外延片，尔后，基于氧化镓材料的器件询查恶果运行爆发式出现。我国氧化镓的询查则更聚会于科研范围，产业化程度刚刚起步，但是进展赶紧。

中国在氧化镓询查方面也运行得止境早，2000年摆布就有单元开展关系询查了。比年来，科研院所在尽力深切地探究氧化镓材料的多样性情，需要更丰富的材料来开展询查，而产业界范围化愚弄则需要大尺寸材料居品来提高服从并裁减资本。我国的询查进展聚会在科研机构，产业化程度比日本要逐渐，但是失色国要快得多。

可是，氧化镓的热导率较低，需要通过封装等来惩处散热问题。

氧化镓产业化的上风

第三代半导体材料性能较好，耐高压，可用于高功率场景，且功率损耗低，具备节能上风。碳化硅功率损耗是硅基的七分之一，氧化镓功率损耗是碳化硅的七分之一，即硅基器件的1/49，不错说是超大幅度节能。

碳化硅常被用作功率器件，在新动力汽车上阐扬节电效果。现时市集常用的有铜、金银等贵金属，而更好一些的材料，如石墨烯、氮化铝、金刚石等，散热效果更好，具备优化散热系统后劲。

氧化镓资本很低，是唯独一个不错用熔体法滋长的宽禁带半导体材料，其6寸衬底资本三五年内就不错降到1000-1500东说念主民币，大范围出产后不错降到300元，而相似尺寸的碳化硅衬底资本不详在4000-5000元，售价特出7000元。

氧化镓生成晶圆衬底的速率很快，一个小时滋长2厘米，是其他材料长速的近100倍。氧化镓反应波长250-300nm，不错用于探伤日盲紫外光，现时这个所在受到科研东说念主员的粗俗笃定。日盲紫外波段的色泽无法透过大气层，不错用该材料手脚军用色泽探伤器。在电站、加油站等场景，故障早期出现电晕放电情况时也会发出这种紫外的光，不错用氧化镓防护于未然。

市集关于功率更高、损耗更低、资本更低、性能更好的器件的追求是永无止尽的。禁带宽度更宽的材料，自然具有更耐高温、耐发射、耐高压、导通电阻低的性情。氧化镓的禁带宽度为4.9eV，在耐压才气上弘扬优异。

在耐压才气上，氧化镓、氮化镓、碳化硅、硅的击穿场分辨为8、3.3、2.5、0.3MV/cm；在评估材料性情的巴利加优值BFOM上，氧化镓、氮化镓、碳化硅、硅分辨为3440、536、344、1，数值越大，导通性情就越好。

在散热率上，氧化镓的热导率仅0.27w/cm·k，要低于氮化镓、碳化硅、硅。现时市集常用的有铜、金银等贵金属，而更好一些的材料，如石墨烯、氮化铝、金刚石等，散热效果更好，具备优化散热系统后劲。

氧化镓的已往发展及竞争

氧化镓作为一种新式半导体材料，触及衬底、外延和器件三个秩序。在化合物半导体行业中，企业一般只研发其中一个秩序，但跟着行业的老到和整合，上风企业会并购各个秩序，以保护时期精巧和供应链。现时，第三代半导体仍处于好坏滋长情景，但跟着示范性愚弄的出现，第四代半导体的期间将会到来。氧化镓最早可能会在快充和工业电源范围落地，而汽车则会是其已往的爆发点。氧化镓和GaN存在互助的可能，不错在氮化镓上长高品性的氧化镓外延层，但会和碳化硅有一定的竞争。

预测来岁会出现一个简直杀手级的愚弄，可能出现时日本。咱们觉得最早可能会出现时快充和工业电源上。它的市集门槛相比低，不像汽车，可能需要拿许多天资，如可靠性相比好，而氧化镓的可靠性自然止境好。

氧化镓和GaN的晶格失配很小，不错在氮化镓上长高品性的氧化镓外延层，有许多团队皆在作念这方面职责，也进行了关系报说念，唯独氧化镓资本降下来，有成为继Si和蓝对持以后的第三种平台型衬底材料的后劲，相称于不错借着氮化镓发展，这是一个不错互助的点，但会和碳化硅有一定的竞争，皆在力图挑战硅基器件的传统地位。

品性普及需惩处材料提纯和出产条目抵制问题。氧化镓材料评价程序包括XRD测晶体质地、单晶好意思满性和颓势密度。氧化镓器件公司濒临产线稀缺和成就资本高的挑战，但现存硅产线可矫正。国内氧化镓询查团队多，但创业企业少，需要国度撑抓。

国内的战术撑抓

主要的询查团队：氧化镓基片晶圆和器件的拓荒制造商脱颖而出，最初企业主要为三家公司，分辨是好意思国凯马科技，京皆大学的FLOSFIA和日本新晶科技公司。2011年日本的田村公司研发出氧化镓单晶，并进行了UVLED、紫外探伤器的研发。另字据公开的尊府明白，田村在2017年的日本高新时期展览会上推出了氧化镓SBD功率器件。好意思国在2018年也运行了对氧化镓材料的询查。

据了解，现时我国从事氧化镓材料和器件询查单元，主如果中电科46所、西安电子科技大学、山东大学、上海光机所、上海微系统所、复旦大学、南京大学、南京邮电大学等高校及科研院所；企业方面有铭镓半导体、深圳进化半导体、北京镓族科技、杭州富加镓业、苏州镓和、苏州镓耀等。其实，近几年氧化镓的初创企业发展也相比迅速，许多初创公司运行触及氧化镓材料与器件等业务。

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