?2025年3月25日，杭州鎵仁半導體有限公司(以下簡稱“鎵仁半導體”)繼發(fā)布全球首顆8英寸氧化鎵單晶之后，又一次取得突破性進展，基于自主創(chuàng)新的氧化鎵單晶生長技術與大尺寸襯底加工技術，成功制備了全球首款8英寸（200mm）氧化鎵晶圓襯底。我國第四代半導體氧化鎵晶圓襯底率先邁入8英寸時代，不僅填補了全球氧化鎵產業(yè)空白，更標志著我國在該領域實現(xiàn)從跟跑到領跑的跨越。?

?一、8英寸氧化鎵晶圓襯底的重大產業(yè)價值

??中國氧化鎵率先進入8英寸時代，其產業(yè)價值可從三個維度進行體現(xiàn):

其一，技術兼容性層面。8 英寸氧化鎵襯底與現(xiàn)有硅基半導體產業(yè)的 8 英寸制造體系形成良好適配，為產業(yè)化進程按下加速鍵。這種產線兼容性優(yōu)勢可有效縮短技術轉化周期，降低企業(yè)技術升級成本。

?其二，經濟效能層面。襯底尺寸的升級帶來顯著的材料利用率提升，單片晶圓可制造芯片數(shù)量呈幾何級增長，配合生產工藝優(yōu)化，將推動氧化鎵器件單位成本實現(xiàn)突破性下降，同步實現(xiàn)生產效率的顯著提升。

其三，產業(yè)戰(zhàn)略層面。中國在全球范圍內率先攻克 8 英寸氧化鎵制備技術壁壘，不僅標志著我國在超寬禁帶半導體領域取得重大技術突破，更通過建立先發(fā)優(yōu)勢形成產業(yè)競爭護城河。這一技術跨越為我國半導體產業(yè)在全球價值鏈重構中掌握關鍵話語權，為構建自主可控的半導體產業(yè)生態(tài)奠定堅實基礎。?

圖1 鎵仁半導體8英寸氧化鎵晶圓襯底?

圖2 鎵仁半導體氧化鎵晶圓襯底尺寸快速演進?

二、氧化鎵簡介

近年來，隨著新能源、光伏發(fā)電、雷達探測、5G移動通信等領域的高速發(fā)展，以氧化鎵(β-Ga2O3)為代表的具有更高禁帶寬度與擊穿電場強度的超寬禁帶半導體材料，開始引起各界的廣泛關注與重視。?

01?氧化鎵性質優(yōu)異

1.更高的工作電壓、功率

氧化鎵單晶禁帶寬度約為4.8eV，擊穿電場強度約為8MV/cm，遠大于Si(1.1eV，0.3MV/cm)、SiC(3.3eV，2.5MV/cm)、GaN(3.4eV，3.3MV/cm)等材料，制作的功率器件具有更高的工作電壓、功率。

2.更低的能量損耗

氧化鎵的巴利加優(yōu)值大約是SiC的10倍、GaN的4倍，使用氧化鎵研制的器件將具有更小的導通電阻和更高的功率轉換效率。

3.同時滿足高頻率與高功率

氧化鎵約翰遜優(yōu)值大(2844)，較SiC和GaN更有優(yōu)勢，同時滿足高頻率與高功率的要求，在射頻領域前景廣闊。

4.紫外光電性能優(yōu)異

氧化鎵單晶紫外截止邊短(260nm)，且紫外波段的透過率受載流子濃度影響小，在制備深紫外光電器件方面優(yōu)勢明顯。

5.熱穩(wěn)定性與化學穩(wěn)定性強

基于氧化鎵優(yōu)異的物理性質，氧化鎵在制作高壓功率器件、射頻器件、深紫外光電器件等方面具有明顯優(yōu)勢。

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圖3 氧化鎵單晶物性參數(shù)及氧化鎵功率晶體管基準圖

（Ref:?S. J. Pearton, et al., Appl. Phys. Rev., 5, 2018, 011301;A. J. Green, et al., APL Mater., 10, 2022, 029201）?

02??氧化鎵應用前景廣闊

1.功率器件領域

尤其是大于650V的中壓、高壓以及特高壓功率器件領域，比如新能源汽車快充、工業(yè)電源、電網(wǎng)高壓功率模塊等。目前，氧化鎵功率器件多集中于肖特基二極管(SBD)與場效應晶體管(FET)兩種器件結構。其中，氧化鎵基 SBD具有更快的開關速度、更高的效率、更好的導電性和高溫可操作性；氧化鎵基 MOSFETS 可以在保證低損耗的同時，實現(xiàn)大電流和高電壓的快速切換。以新能源汽車為例，采用氧化鎵功率器件有助于高壓電氣系統(tǒng)電壓向 1200V甚至更高電壓提升，未來氧化鎵有望將新能源汽車的充電時間縮短至現(xiàn)在的 1/4，實現(xiàn)分鐘級快速充電。此外，作為電力電子器件來說，氧化鎵器件電能損耗遠低于硅基、碳化硅器件，因此氧化鎵的應用將會為國家雙碳戰(zhàn)略提供助力。

2.高功率射頻器件領域

氧化鎵的電子飽和速度、約翰遜優(yōu)值較高，在射頻器件領域具有很大應用潛力，比如通信基站和雷達系統(tǒng)等，對于通信、國防、航空航天等領域具有重要意義。目前，制作射頻器件的主流材料為GaN，由于受限于GaN襯底昂貴的價格，業(yè)界主要使用Si、藍寶石、SiC襯底進行異質外延以降低成本，但如此以來襯底與外延層之間會存在晶格失配，從而導致質量下降。而以氧化鎵與GaN晶格失配度較低，以氧化鎵為襯底進行GaN外延生長將會提高外延質量，因此氧化鎵在射頻領域應用潛力巨大。

3.深紫外光電器件領域

氧化鎵還可用于日盲探測、輻射探測等特有領域。“日盲”紫外探測是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型探測技術，主要應用于紫外預警、紫外偵察、紫外制導和紫外非視線通訊等軍事領域，以及環(huán)境監(jiān)測、生化檢測、工業(yè)燃燒過程控制、醫(yī)學紫外成像等民用領域。

?未來，隨著氧化鎵應用的推廣及成熟化，還有望應用于空間技術、商業(yè)航空及低空經濟等前沿領域。未來，氧化鎵的日盲特性、耐輻射、抗極端環(huán)境的特質將延伸至空間飛行器上的高可靠性電子器件等空間科技領域，有助于提升空間電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命。在商業(yè)航空方面，氧化鎵的高擊穿電場強度和低導通電阻特性，使其適合用于制造航空電子設備中的功率器件，可賦能飛機電力系統(tǒng)的輕量化與高效化；基于其光電特性可制作成各種傳感器，有助于提高飛機的安全性和維護效率。對于蓬勃發(fā)展的低空經濟，其在無人機超快充電模組、通信基礎設施等方面中的應用潛力同樣值得期待。當前我國已形成從晶體生長到器件設計的全鏈條研發(fā)體系，隨著產學研協(xié)同創(chuàng)新和上下游聯(lián)動深化，這種戰(zhàn)略級新材料或將成為寬禁帶半導體家族中閃耀的新星。

三、相約SEMICON 盛會

恰逢SEMICON CHINA 2025在上海新國際博覽中心(上海市浦東新區(qū)龍陽路2345號)隆重舉行，鎵仁半導體將出席本次盛會并展出8英寸氧化鎵晶圓襯底。鎵仁半導體將在現(xiàn)場等候您的蒞臨，共同交流產業(yè)趨勢，溝通最新科研技術，探討行業(yè)新思路，發(fā)展新模式，謀求新合作! 在此，誠摯邀請您蒞臨我司展位N1-1151。?

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四、鎵仁半導體自研氧化鎵專用? ?VB法晶體生長設備全面開放銷售

鎵仁半導體不僅提供氧化鎵單晶襯底產品，還全面開放氧化鎵專用VB法晶體生長設備及配套工藝包的銷售。

2024年9月，鎵仁半導體推出了首臺自研氧化鎵專用晶體生長設備，不僅能夠滿足氧化鎵生長對高溫和高氧環(huán)境的需求，而且能夠進行全自動化晶體生長，減少了人工干預，顯著提高了生產效率和晶體質量。

該設備通過工藝控制可獲得多種不同晶面的大尺寸單晶，且支持向更大尺寸單晶的升級，滿足高校、科研院所、企業(yè)客戶對氧化鎵晶體生長的科研、生產等各項需求。該型氧化鎵VB法長晶設備及其工藝包已全面開放銷售。

(來源：鎵仁半導體)