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氧化镓外延片
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氧化镓,爆发前夜
半导体行业观察· 2026-03-05 09:13
氧化镓材料特性与产业意义 - 氧化镓(β-Ga₂O₃)是第四代超宽禁带半导体材料,其禁带宽度高达4.9eV,远超硅的1.1eV、碳化硅的3.2eV和氮化镓的3.39eV [3] - 氧化镓的理论击穿场强可达8MV/cm,是碳化硅和氮化镓的2倍以上,意味着在相同耐压下器件尺寸可以更小,功率密度更高 [6] - 氧化镓是唯一可通过低成本“熔体法”生长的宽禁带半导体,其晶圆成本理论上可逼近蓝宝石甚至硅,解决了第三代半导体成本高的问题,被誉为“性价比之王” [6] - 在五种晶相中,β-Ga₂O₃在常温常压下最为稳定,是当前研究和应用的重点方向 [7] 日本厂商NCT的进展与规划 - Novel Crystal Technology(NCT)已开始交付用于下一代功率半导体的150毫米(6英寸)氧化镓晶圆样品,标志着氧化镓向规模化量产迈出关键一步 [2] - NCT制定了明确的发展路线图:计划在2027年交付150毫米外延片样品,2029年实现全面量产,2035年进一步开发并供应200毫米(8英寸)晶圆 [2] - NCT采用EFG法(导模法)成功开发出150毫米β-Ga₂O₃晶圆,破解了此前晶圆直径普遍停留在100毫米(4英寸)的瓶颈 [9] - 2025年12月,NCT在NEDO支持的项目中成功开发出Drop-fed Growth(DG)法,这是一种无需昂贵铱坩埚的新型晶体生长技术,可将β-Ga₂O₃衬底的制造成本降低至传统方法的十分之一 [11] 全球氧化镓产业竞争格局 - **日本**:技术积淀深厚,呈现龙头企业引领、多元创新的格局。除NCT外,FLOSFIA主攻α-Ga₂O₃技术路线,在2025年实现了基于p型层结构的常关型MOSFET运行,并完成了4英寸晶圆制造技术验证 [13]。三菱电机也在NEDO项目支持下启动了氧化镓材料研发 [14] - **美国**:以学术孵化和技术商业化为核心。康奈尔大学孵化的Gallox公司是全球首家将氧化镓器件商业化的企业,专注于数据中心、航空航天等高功率应用 [16]。美国空军研究实验室与Kyma公司合作,早在2023年就开发出耐压超过2000伏的氧化镓MOSFET [16] - **欧洲**:以德国和英国为核心,聚焦科研平台与外延技术。德国莱布尼茨晶体研究所(IKZ)启动了“G.O.A.L.”项目,聚焦2英寸氧化镓外延技术工程化 [17]。其孵化的NextGO Epi公司专注于采用MOVPE技术大规模制造高品质β-Ga₂O₃外延片 [17]。英国斯旺西大学CISM建立了英国首个可在4英寸衬底上生长高质量氧化镓薄膜的平台 [19] - **韩国**:以产业化量产和资本市场布局为核心。氧化镓厂商PowerCubeSemi已完成60亿韩元的IPO前融资,计划于2026年在韩国创业板上市,是全球首家运营氧化镓大规模量产晶圆厂的企业 [21] 中国氧化镓全产业链突破 - **衬底材料**:在大尺寸单晶制备上全球领先。杭州镓仁半导体于2025年3月成功制备全球首颗8英寸氧化镓单晶,同年10月实现6英寸晶体生长,12月再次实现8英寸单晶生长 [24]。杭州富加镓业采用VB法成功制备出高质量的6英寸和8英寸氧化镓单晶,其“年产10000片大尺寸高质量氧化镓单晶衬底项目”已于2026年1月完成竣工环境保护验收,具备万片级产能 [25] - **外延生长**:在同质与异质外延领域均取得显著成果。铭镓半导体采用HVPE技术制备的氧化镓外延膜XRD半高宽仅为36arcsec,表面粗糙度Rq低至0.13nm [27]。镓仁半导体成功实现了高质量6英寸氧化镓同质外延生长,外延层厚度>10μm,均匀性优异 [27] - **器件创新**:在功率器件性能上实现飞跃。中国科学院苏州纳米所开发的多鳍通道β-氧化镓二极管实现超低漏电的千伏级击穿电压,其研制的增强型垂直β-氧化镓多鳍晶体管创下4.3mΩ·cm²最低比导通电阻纪录 [30]。西安电子科技大学郝跃院士团队研制出基于氧化镓/碳化硅异质结的超高压肖特基二极管,击穿电压提升至8kV以上,并实现了单芯片二极管100A电流输出 [35] - **散热突破**:西安电子科技大学团队引入石墨烯作为缓冲层,成功将氧化镓与金刚石结合,测得两者之间的热阻只有2.82 m²·K/GW,仅为传统技术的1/10左右,解决了氧化镓导热性差的痛点 [39] - **产业协同**:积极构建开放创新生态,例如富加镓业、镓仁半导体均与德国NextGO Epi达成战略合作,推动中欧产业协同 [41] 行业发展趋势与未来展望 - 氧化镓产业呈现多极竞争与差异化发展特征,日本在技术积淀和量产化进程上领跑,中国在衬底尺寸、全链条整合上形成优势,欧洲聚焦科研与外延技术,美国推动商业化落地,韩国借助资本市场加速产业化 [41][44] - 随着NCT交付6英寸晶圆、中国实现8英寸单晶突破、富加镓业万片产线投产等里程碑事件落地,氧化镓正从实验室研发迈向量产验证新阶段 [46] - 氧化镓有望在新能源汽车快充、智能电网、工业电源、深紫外探测等领域开辟全新市场空间 [41][46]
氧化镓外延片成本降低10倍以上,第四代半导体厂商「镓创未来」获千万级天使轮融资 | 36氪首发
搜狐财经· 2025-11-06 15:12
公司融资与基本情况 - 镓创未来半导体科技(晋江)有限公司近期完成千万级天使轮融资,投资方包括聚卓资本、晋江人才科创基金、芯丰泽半导体及个人投资人,资金将用于提升外延片产能和加速第四代半导体材料产业化 [1] - 公司成立于2025年7月,专注于第四代超宽禁带半导体材料氧化镓外延片的研发与产业化,创始团队均为微电子学与固体电子学博士,在宽禁带半导体领域有近10年研究经验 [1] - 公司核心产品为氧化镓外延片系列,包括同质及异质外延片,涵盖蓝宝石基、碳化硅基和硅基产品线,已与二十余家科研机构合作,并与多家半导体客户签订采购合同 [1] 氧化镓材料性能优势 - 氧化镓作为第四代半导体材料,拥有4.9eV的超宽禁带宽度,远超碳化硅的3.3eV和氮化镓的3.4eV,其临界击穿电场高达8MV/cm,是碳化硅的3倍多 [2] - 氧化镓的巴利加优值达到3444,分别是氮化镓的4倍和碳化硅的10倍,这意味着其在功率器件应用中具有极低的导通损耗,功率损耗仅为碳化硅的1/7、硅的1/49 [2] - 材料性能优势对提升新能源汽车、光伏逆变器等领域的能源转换效率有重大意义,其日盲紫外波段响应特性填补市场空白,并有望拓展3000V以上超高压应用场景 [2] 氧化镓产业化挑战 - 氧化镓衬底生长需使用铱坩埚,贵金属成本高导致国产2英寸氧化镓衬底价格高达2万元左右,是同尺寸碳化硅价格的40余倍,严重制约产业化进程 [3] - 外延产业尚属早期,现有产品存在尺寸小、厚度薄、迁移率低等问题,影响产品成本、集成度、耐压可靠性和能效,同时p型掺杂技术和材料热导率低是行业公认难题 [3] 公司技术路径与突破 - 公司采用异质外延技术路线,在碳化硅、蓝宝石、硅等成熟商业化衬底上生长氧化镓,将材料成本降低10倍以上 [5] - 公司自主研发HVPE设备,实现大尺寸、厚膜、高迁移率异质外延片的稳定生产,并在宽掺杂浓度范围等关键性能指标上取得突破 [5] - 通过自研设备与异质外延技术结合,公司不仅解决技术难题,还实现成本大幅降低 [6] 市场应用与公司发展策略 - 氧化镓器件应用涵盖电力电子与光电探测两大领域,包括新能源汽车快充桩、光伏逆变器、电网监测、消防预警等场景 [8] - 公司重点聚焦高价值赛道,功率器件端主攻新能源汽车800V以上高压平台及AI数据中心电源,光电器件端聚焦日盲紫外探测、深紫外光源等应用 [8] - 据富士经济预测,2030年氧化镓功率元件市场规模将达到碳化硅的36%,甚至超过氮化镓功率元件规模 [8] - 公司采取分阶段推进策略,初期服务高校科研院所,后续拓展器件设计公司和IDM厂商合作,最终目标规模化进入新能源汽车、工业电源等主流市场 [8] - 公司一期项目已于2025年7月启动,在晋江集成电路产业园落成超净间,用于氧化镓同质和异质外延产品的批量生产 [9]