3月5日，杭州镓仁半导体有限公司（以下简称“镓仁半导体”）宣布，发布全球首颗第四代半导体氧化镓8英寸单晶。镓仁半导体采用完全自主创新的铸造法成功实现8英寸氧化镓单晶生长，并可加工出相应尺寸的晶圆衬底。据悉，这一成果，标志着镓仁半导体成为国际上首家掌握8英寸氧化镓单晶生长技术的企业。
source：镓仁半导体（图为镓仁半导体8英寸氧化镓单晶）
据悉，8英寸氧化镓能够与现有硅基芯片厂的8英寸产线兼容，这将会显著加快其产业化应用的步伐。其次，氧化镓衬底尺寸增大可提升其利用率，降低生产成本，提升生产效率。
第四代半导体材料
在半导体材料的发展历程中，每一代新材料的出现都推动着行业迈向新的高度。从第一代硅（Si）、锗（Ge），到第二代砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP），再到第三代碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN），如今，第四代半导体材料正崭露头角，其中氧化镓（Ga₂O₃）备受瞩目。
氧化镓作为第四代半导体的代表，具有诸多令人瞩目的特性。它拥有超宽带隙，范围在4.-4.9eV，这一数值远高于第三代半导体碳化硅的3.2eV和氮化镓的3.39eV。更宽的禁带宽度意味着电子需要更多能量从价带跃迁到导带，使得氧化镓具备耐高压、耐高温、大功率、抗辐照等突出特性。其超高临界击穿场强可达8MV/cm，能承受比SiC或GaN器件更高的工作电压，且导通电阻更低。
在应用领域方面，氧化镓展现出了广泛的潜力。在功率电子器件领域，它可用于数据中心，助力数据中心实现更高效的节能；在轨道交通、光伏逆变器、大功率通信等高压、大电流场景中，能够显著提升系统的稳定性和效率。
其中值得注意的是，在新能源汽车领域，随着汽车高压化趋势日益明显，从400V逐步提升至800V，甚至未来可能采用1200V及更高的电压平台架构，氧化镓制备的功率器件有望大显身手，将新能源汽车的充电时间大幅缩短，例如从现在快充的30分钟缩短至7分钟左右，极大地提升用户体验。
然而，尽管氧化镓前景广阔，但目前在产业化进程中仍面临一些挑战。其中，降低成本是关键问题之一。氧化镓衬底的制备难度虽低于部分其他第四代半导体材料如金刚石和氮化铝，但其成本仍有待进一步降低，以提升市场竞争力。此前，氧化镓衬底主要通过EFG法生产，该方法需在约1800℃的高温且含氧环境中进行晶体生长，对生长环境要求极高，坩埚需使用耐高温、耐氧且不污染晶体的材料，综合性能与成本考量，只有贵金属铱适合用于氧化镓熔体，这使得成本居高不下。
行业项目/技术进展
从当前行业进展看，除了镓仁半导体以外，在更早之前的2024年9月，富加镓业打造的国内首条6英寸氧化镓单晶及外延片生长线在杭州富阳开工建设，预计2025年年初投入使用。
另外，在2024年8月末，鸿海科技集团旗下的鸿海研究院前瞻技术研发取得重要成果。鸿海研究院半导体所所长暨国立阳明交通大学讲座教授郭浩中及半导体所研究团队，携手阳明交大电子所洪瑞华教授团队，在第四代化合物半导体的关键技术上取得突破。
他们以创新的离子布植技术成功制造出具备优异电性表现的氧化镓pn二极管（pndiode）。通过磷离子布植和快速热退火技术实现了第四代半导体p型Ga₂O₃的制造，并在其上重新生长n型和n⁺型Ga₂O₃，形成了pnGa₂O₃二极管。这一突破性技术不仅大幅提升了元件的稳定性和可靠性，显著降低电阻，更为未来高功率电子元件开辟了新的可能性，推动了氧化镓在高压、高温应用领域的发展。