碳化硅风头正劲，小心！氧化镓蓄势待发

近期，媒体报道进化半导体完成近亿元人民币融资。据悉，进化半导体是以国际首创无铱工艺制备超宽禁带材料氧化镓为特色的化合物半导体衬底企业，创立于2021年5月，专注于以创新技术制备氧化镓为代表的新一代半导体材料。

稍早之前，镓仁半导体宣布完成数千万天使轮融资。该公司是一家专注于氧化镓等超宽禁带半导体单晶衬底及外延材料研发、生产和销售的科技型企业。

为满足日益增长的多元需求，半导体从以硅、锗为代表的第一代材料，以砷化镓、磷化铟为代表的第二代材料，以碳化硅、氮化镓为代表的第三代材料，发展至以氧化镓为代表的第四代半导体材料。氧化镓是什么？为何受到资本青睐？未来氧化镓是否能取代碳化硅？

第四代半导体材料氧化镓蓄势待发

从第一代半导体材料到第四代半导体材料，禁带宽度逐渐变大，从而愈发能在极端环境下使用。

△四代半导体材料及其禁带宽度

Source：中国科普博览

氧化镓作为第四代材料代表，具备禁带宽度大（4.8 eV）、临界击穿场强高（8MV/cm）、导通特性好（几乎是碳化硅的10倍）、材料生长成本低等优势，业界认为，未来，氧化镓极有可能成为高功率、大电压应用领域的主导者。

基于上述优势，氧化镓得到了越来越多的关注和研究兴趣。近期，我国在研究氧化镓方面也取得了一系列进展。

今年3月媒体报道西安邮电大学在超宽禁带半导体研究上取得重要进展，该校电子工程学院管理的新型半导体器件与材料重点实验室陈海峰教授团队成功在8英寸硅片上制备出了高质量的氧化镓外延片。

2月，中国电科46所宣布成功制备出我国首颗6英寸氧化镓单晶，中国电科46所氧化镓团队聚焦多晶面、大尺寸、高掺杂、低缺陷等方向，从大尺寸氧化镓热场设计出发，成功构建适用于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，具有良好的结晶性能，可用于6英寸氧化镓单晶衬底片的研制。

2月，媒体报道中国科学技术大学微电子学院龙世兵教授课题组联合中科院苏州纳米所加工平台，分别采用氧气氛围退火和氮离子注入技术，首次研制出了氧化镓垂直槽栅场效应晶体管。

氧化镓能否与碳化硅竞争？

目前以碳化硅为代表的第三代半导体材料发展风头正劲，全球市场研究机构TrendForce集邦咨询调查显示，第三代半导体包括碳化硅与氮化镓，整体产值又以碳化硅占80%为重。集邦咨询预计2023年整体碳化硅功率元件市场产值达22.8亿美元，年成长41.4%，至2026年碳化硅功率元件市场产值可望达53.3亿美元。

与碳化硅一样，氧化镓适用于高功率、大电压领域，而相比碳化硅，氧化镓在性能和成本上更具优势，因而部分业界人士看好未来十年左右，氧化镓可能成为碳化硅的有力竞争对手，在半导体市场大放异彩。

不过短期内，氧化镓还有诸多技术瓶颈待突破。比如，由于高熔点、高温分解以及易开裂等特性，大尺寸氧化镓单晶制备较难实现，我国大尺寸氧化镓半导体材料的产出仅限于高校或者实验室，距离真正规模化、商业化量产还需要一定时间。

在资本青睐、科研人员重视下，氧化镓正逐渐成为半导体赛道新风口。随着相关技术日渐成熟，未来氧化镓技术有望不断突破瓶颈，应用不断落地，在高功率、大电压领域和碳化硅一样得到长远发展。