氧化镓：新一代半导体材料的潜力与挑战
氧化镓：新一代半导体材料的潜力与挑战
氧化镓作为一种新型半导体材料，凭借其优异的物理性能和广阔的应用前景，正逐渐成为半导体材料界的一颗新星。近日，在世界顶级半导体技术论坛IEEE IEDM上，中国科学技术大学国家示范性微电子学院龙世兵教授课题组的两篇关于氧化镓器件的研究论文成功被大会接收，进一步彰显了我国在该领域的研究实力。
研究进展：中科大团队取得重要突破
龙世兵课题组基于氧化镓异质PN结的前期研究基础，将异质结终端扩展结构成功应用于氧化镓肖特基二极管。该研究通过合理设计优化JTE区域的电荷浓度，确保不影响二极管正向特性的同时最大化削弱肖特基边缘电场，从而有效提高器件的耐压能力。
性能优势：超越传统半导体材料
中国科学院院士郝跃表示，氧化镓材料是最有可能在未来大放异彩的材料之一。氧化镓拥有超宽带隙（4.2-4.9eV）、超高临界击穿场强（8MV/cm）、超强透明导电性等优异物理性能。具体而言，氧化镓的导通特性约为碳化硅的10倍，理论击穿场强约为碳化硅3倍多，可以有效降低新能源汽车、轨道交通、可再生能源发电等领域在能源方面的消耗。
市场前景：千亿级蓝海待挖掘
据NCT预测，到2030年氧化镓晶圆的市场将达到约590亿日元（约4.2亿美元）。有数据显示，到2030年，氧化镓功率半导体市场规模将达15亿美元。
产业格局：日企主导，中国企业积极布局
目前氧化镓单晶衬底供应方面，日本NCT公司占有全球90%以上的市场份额。国内来看，我国研究氧化镓的机构和高校较多，也取得了很多研究成果，有望在应用场景和需求量逐渐明确之后，进行科技成果转移。
据不完全统计，今年以来多家上市公司纷纷在互动易上披露氧化镓相关业务研发情况，涉及公司包括中航机电、新湖中宝、中钢国际、蓝晓科技、南大广电、阿石创等。此外，中国西电子公司西电电力持股陕西半导体先导技术中心，该中心有进行氧化镓、金刚石半导体、石墨烯、AIN等化合物半导体、化合物集成电路等创新性科研成果的转化。
应用展望：从工业领域逐步拓展
值得注意的是，目前约80%的研究机构朝着功率器件的方向努力。但由于氧化镓材料适用于高功率领域，这就意味着其下游应用不能从消费电子开始，而需要从工业领域、新能源汽车等领域缓慢导入，因此氧化镓下游应用还需时间。