近日，日本NCT（novel crystal technology）公司宣布全球首次采用垂直布里奇曼（VB）法成功制備出6英寸β型氧化鎵單晶。
據(jù)了解，NCT成立于2015年6月， 是一家專(zhuān)注研發(fā)和生產(chǎn)新一代半導(dǎo)體技術(shù)的公司。其由Tamura Corporation和AGC等合資成立，公司的主要研究方向?yàn)檠趸壊牧稀?/p>
2017年11月，NCT與TAMURA制造公司合作，成為世界上第一個(gè)使用氧化鎵外延膜，成功研制出溝槽MOS功率晶體管的公司。
2021年6月，NCT實(shí)現(xiàn)了全球首次量產(chǎn)100mm氧化鎵晶圓。
2022年，NCT與日本酸素控股旗下的大陽(yáng)日酸以及東京農(nóng)工大學(xué)合作，成功實(shí)現(xiàn)了氧化鎵功率半導(dǎo)體的6英寸成膜技術(shù)。而以往的技術(shù)只能在最大4英寸晶圓上成膜，NCT在世界上首次實(shí)現(xiàn)6英寸成膜。
出于對(duì)其先進(jìn)技術(shù)的認(rèn)可，一些知名企業(yè)開(kāi)始給NCT投資，可以從NCT的股東列表里看到Rohm、三菱電機(jī)等大企的身影。雖然目前氧化鎵未能像碳化硅和氮化鎵被大規(guī)模商業(yè)使用，但其潛力不容小覷。
氧化鎵作為第四代半導(dǎo)體材料，擁有禁帶寬度大、臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、導(dǎo)電特性良好等特點(diǎn)。與碳化硅和氮化鎵相比，氧化鎵的生產(chǎn)過(guò)程能夠使用常壓下的液態(tài)熔體法，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)具備高質(zhì)量和高產(chǎn)量的優(yōu)勢(shì)。
在性能參數(shù)上，氧化鎵在多方面都超越了目前市場(chǎng)上火熱的碳化硅，尤其在禁帶寬度和擊穿場(chǎng)強(qiáng)方面表現(xiàn)突出，使其在大功率和高頻率應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)。因此，氧化鎵在通信、雷達(dá)、航空航天、高鐵動(dòng)車(chē)、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。
國(guó)際廠商短期領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)廠商長(zhǎng)遠(yuǎn)可期？
在氧化鎵這一賽道內(nèi)，技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)和機(jī)構(gòu)主要集中在日本、美國(guó)和中國(guó)。
日本在氧化鎵的研究和產(chǎn)業(yè)化方面目前處于領(lǐng)先地位，前文提及的NCT公司，在全球氧化鎵襯底市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，供應(yīng)全球近100%的氧化鎵襯底。而日本的FLOSFIA公司也在氧化鎵半導(dǎo)體器件的商業(yè)化方面取得了顯著進(jìn)展。
美國(guó)在氧化鎵器件研究方面表現(xiàn)出強(qiáng)大的創(chuàng)新能力，如Kyma科技公司在氧化鎵基片、外延晶片和器件的生產(chǎn)上具有優(yōu)勢(shì)，并且與美國(guó)國(guó)防部達(dá)成緊密的合作關(guān)系。
值得注意的是，近年來(lái)，中國(guó)的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在襯底和外延技術(shù)方面也取得了顯著的進(jìn)展。
今年2月，中國(guó)電科46所成功制備出我國(guó)首顆6英寸氧化鎵單晶，技術(shù)達(dá)到了國(guó)際一線(xiàn)水平。
3月，西安郵電大學(xué)新型半導(dǎo)體器件與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的陳海峰教授團(tuán)隊(duì)成功在8英寸硅片上制備出了高質(zhì)量的氧化鎵外延片。
10月，北京銘鎵半導(dǎo)體有限公司實(shí)現(xiàn)了4英寸氧化鎵晶圓襯底技術(shù)突破，推出多規(guī)格氧化鎵單晶襯底并首發(fā)4英寸(100)面單晶襯底參數(shù)。
這些進(jìn)展不僅展示了中國(guó)在氧化鎵材料和器件研發(fā)方面的技術(shù)實(shí)力，也為國(guó)內(nèi)氧化鎵的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
根據(jù)FLOSFIA的預(yù)測(cè)，到2025年，氧化鎵功率器件市場(chǎng)規(guī)模將開(kāi)始超過(guò)氮化鎵，2030年將達(dá)到15.42億美元（折合人民幣約110億元），占碳化硅的40%，是氮化鎵的1.56倍。
雖然目前國(guó)內(nèi)氧化鎵相關(guān)技術(shù)在不斷取得突破，但仍與國(guó)際存在一定差距。日本、美國(guó)在晶圓襯底、外延生產(chǎn)、器件制造、封裝測(cè)試等方面具有較強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)企業(yè)正視差距，通過(guò)積極布局，推動(dòng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈逐漸走向成熟，趕超國(guó)際龍頭或許也只是時(shí)間問(wèn)題。未來(lái)，國(guó)內(nèi)氧化鎵企業(yè)將大有可為！（文：集邦化合物半導(dǎo)體Rick）
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