碳化硅風頭正勁，小心！氧化鎵蓄勢待發(fā)

近期，媒體報道進化半導體完成近億元人民幣融資。據(jù)悉，進化半導體是以國際首創(chuàng)無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，專注于以創(chuàng)新技術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(shù)千萬天使輪融資。該公司是一家專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)和銷售的科技型企業(yè)。

為滿足日益增長的多元需求，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）、臨界擊穿場強高（8MV/cm）、導通特性好（幾乎是碳化硅的10倍）、材料生長成本低等優(yōu)勢，業(yè)界認為，未來，氧化鎵極有可能成為高功率、大電壓應用領域的主導者。

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

今年3月媒體報道西安郵電大學在超寬禁帶半導體研究上取得重要進展，該校電子工程學院管理的新型半導體器件與材料重點實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設計出發(fā)，成功構建適用于6英寸氧化鎵單晶生長的熱場結構，突破了6英寸氧化鎵單晶生長技術，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，媒體報道中國科學技術大學微電子學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，首次研制出了氧化鎵垂直槽柵場效應晶體管。

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)展風頭正勁，全球市場研究機構TrendForce集邦咨詢調(diào)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。集邦咨詢預計2023年整體碳化硅功率元件市場產(chǎn)值達22.8億美元，年成長41.4%，至2026年碳化硅功率元件市場產(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，在半導體市場大放異彩。

不過短期內(nèi)，氧化鎵還有諸多技術瓶頸待突破。比如，由于高熔點、高溫分解以及易開裂等特性，大尺寸氧化鎵單晶制備較難實現(xiàn)，我國大尺寸氧化鎵半導體材料的產(chǎn)出僅限于高?；蛘邔嶒炇?，距離真正規(guī)模化、商業(yè)化量產(chǎn)還需要一定時間。

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口。隨著相關技術日漸成熟，未來氧化鎵技術有望不斷突破瓶頸，應用不斷落地，在高功率、大電壓領域和碳化硅一樣得到長遠發(fā)展。