碳化硅風(fēng)頭正勁，小心！氧化鎵蓄勢待發(fā)

近期，媒體報道進(jìn)化半導體完成近億元人民幣融資。據悉，進(jìn)化半導體是以國際首創(chuàng )無(wú)銥工藝制備超寬禁帶材料氧化鎵為特色的化合物半導體襯底企業(yè)，創(chuàng )立于2021年5月，專(zhuān)注于以創(chuàng )新技術(shù)制備氧化鎵為代表的新一代半導體材料。

稍早之前，鎵仁半導體宣布完成數千萬(wàn)天使輪融資。該公司是一家專(zhuān)注于氧化鎵等超寬禁帶半導體單晶襯底及外延材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的科技型企業(yè)。

為滿(mǎn)足日益增長(cháng)的多元需求，半導體從以硅、鍺為代表的第一代材料，以砷化鎵、磷化銦為代表的第二代材料，以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代材料，發(fā)展至以氧化鎵為代表的第四代半導體材料。氧化鎵是什么？為何受到資本青睞？未來(lái)氧化鎵是否能取代碳化硅？

第四代半導體材料氧化鎵蓄勢待發(fā)

從第一代半導體材料到第四代半導體材料，禁帶寬度逐漸變大，從而愈發(fā)能在極端環(huán)境下使用。

△四代半導體材料及其禁帶寬度
Source：中國科普博覽

氧化鎵作為第四代材料代表，具備禁帶寬度大（4.8 eV）、臨界擊穿場(chǎng)強高（8MV/cm）、導通特性好（幾乎是碳化硅的10倍）、材料生長(cháng)成本低等優(yōu)勢，業(yè)界認為，未來(lái)，氧化鎵極有可能成為高功率、大電壓應用領(lǐng)域的主導者。

基于上述優(yōu)勢，氧化鎵得到了越來(lái)越多的關(guān)注和研究興趣。近期，我國在研究氧化鎵方面也取得了一系列進(jìn)展。

今年3月媒體報道西安郵電大學(xué)在超寬禁帶半導體研究上取得重要進(jìn)展，該校電子工程學(xué)院管理的新型半導體器件與材料重點(diǎn)實(shí)驗室陳海峰教授團隊成功在8英寸硅片上制備出了高質(zhì)量的氧化鎵外延片。

2月，中國電科46所宣布成功制備出我國首顆6英寸氧化鎵單晶，中國電科46所氧化鎵團隊聚焦多晶面、大尺寸、高摻雜、低缺陷等方向，從大尺寸氧化鎵熱場(chǎng)設計出發(fā)，成功構建適用于6英寸氧化鎵單晶生長(cháng)的熱場(chǎng)結構，突破了6英寸氧化鎵單晶生長(cháng)技術(shù)，具有良好的結晶性能，可用于6英寸氧化鎵單晶襯底片的研制。

2月，媒體報道中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微電子學(xué)院龍世兵教授課題組聯(lián)合中科院蘇州納米所加工平臺，分別采用氧氣氛圍退火和氮離子注入技術(shù)，首次研制出了氧化鎵垂直槽柵場(chǎng)效應晶體管。

氧化鎵能否與碳化硅競爭？

目前以碳化硅為代表的第三代半導體材料發(fā)展風(fēng)頭正勁，全球市場(chǎng)研究機構TrendForce集邦咨詢(xún)調查顯示，第三代半導體包括碳化硅與氮化鎵，整體產(chǎn)值又以碳化硅占80%為重。集邦咨詢(xún)預計2023年整體碳化硅功率元件市場(chǎng)產(chǎn)值達22.8億美元，年成長(cháng)41.4%，至2026年碳化硅功率元件市場(chǎng)產(chǎn)值可望達53.3億美元。

與碳化硅一樣，氧化鎵適用于高功率、大電壓領(lǐng)域，而相比碳化硅，氧化鎵在性能和成本上更具優(yōu)勢，因而部分業(yè)界人士看好未來(lái)十年左右，氧化鎵可能成為碳化硅的有力競爭對手，在半導體市場(chǎng)大放異彩。

不過(guò)短期內，氧化鎵還有諸多技術(shù)瓶頸待突破。比如，由于高熔點(diǎn)、高溫分解以及易開(kāi)裂等特性，大尺寸氧化鎵單晶制備較難實(shí)現，我國大尺寸氧化鎵半導體材料的產(chǎn)出僅限于高?；蛘邔?shí)驗室，距離真正規?；?、商業(yè)化量產(chǎn)還需要一定時(shí)間。

在資本青睞、科研人員重視下，氧化鎵正逐漸成為半導體賽道新風(fēng)口。隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)日漸成熟，未來(lái)氧化鎵技術(shù)有望不斷突破瓶頸，應用不斷落地，在高功率、大電壓領(lǐng)域和碳化硅一樣得到長(cháng)遠發(fā)展。