三菱电机公司今天宣布，它已入股Novel Crystal Technology, Inc.——一家开发和销售氧化镓晶圆的日本公司，氧化镓晶圆是一个很有前途的候选者。三菱电机打算加快开发优质节能功率半导体，以支持全球脱碳。
Novel Crystal Technology 目前是世界上较早开发、制造和销售用于功率半导体的氧化镓晶圆的公司之一，现在是这些产品的领先生产商，三菱电机将在其氧化镓功率半导体的生产中使用其制造技术。
三菱电机现在期望通过将其在低能量损耗、高可靠性功率半导体的设计和制造方面的专业知识与Novel Crystal Technology在镓生产方面的专业知识相结合，加速其卓越节能氧化镓功率半导体的开发-氧化物晶片。
Source：拍信网
氧化镓，半导体界“超新星”
以碳化硅(SiC)为代表的宽禁带半导体材料，凭借耐高温、抗高压、开关速度快、效率高、节能、寿命长等特点，近年来被国内外相关企业持续关注和布局。
目前，宽禁带半导体发展势头正猛，超禁带半导体也悄然入局。氧化镓（Ga2O3）作为第四代半导体的代表，被视为“替代碳化硅和氮化镓”的新一代半导体材料。
氧化镓相对于碳化硅，具备超宽禁带宽度（4.2~4.9eV）、高相对介电系数、超高临界击穿场强（8MV/cm）、较短的吸收截止边及超强的透明导电性等优异的物理性能。氧化镓器件的导通特性几乎是于碳化硅的10倍，理论击穿场强是碳化硅的3倍多。
此外，它的化学和热稳定性也较为良好，同时能以比碳化硅和氮化镓更低的成本获得大尺寸、高质量、可掺杂的块状单晶。
但另一方面，氧化镓的迁移率和导热率低，不及碳化硅和氮化镓，可能受到自热效应影响，从而导致设备性能下降；氧化镓实现p型掺杂难度较大，难以制造p型半导体，成为实现高性能器件的主要障碍。
日本氧化镓产业较为领先
氧化镓主要应用于通信、雷达、航空航天、高铁动车、新能源汽车等领域的辐射探测领域的传感器芯片，以及在大功率和超大功率芯片。
目前，各国半导体企业都在争相布局氧化镓，但均在产业化前夜。
国际方面，日本较为领先。早在2008年，京都大学的藤田教授就发布了氧化镓深紫外线检测和SchottkyBarrier Junction、蓝宝石（Sapphire）晶圆上的外延生长（Epitaxial Growth）等研发成果。
2012年，日本率先实现2英寸氧化镓材料的突破，NCT氧化镓材料尺寸可达到6英寸；2015年，推出了高质量氧化镓单晶衬底，2016年又推出了同质外延片，此后基于氧化镓材料的器件研究成果开始爆发式出现，各国开始争相布局。
2021年，Novel Crystal Technology成功量产4吋氧化镓晶圆，并于今年开始供应客户晶圆。据报道，该公司成功量产新一代功率半导体材料氧化镓制成的4吋晶圆，成为全球首家完成量产企业，而且该晶圆可以使用原有4吋晶圆设备制造生产，有效运用过去投资的老设备，预计2021年内开始供应晶圆。此外，Novel Crystal Technology还计划在2023年供应6吋晶圆。
今年4月，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）宣布，作为NEDO推动的“战略节能技术创新计划”的一部分，Novel Crystal Technology正在致力于β-Ga2O3肖特基势垒二极管的商业化开发。宣布已成功确认氧化镓 (β-Ga2O3) 肖特基势垒二极管 (SBD)的运行。
国内氧化镓产业进展如何？
国内方面，2017年，科技部高新司从出台的重点研发计划，把“氧化镓”列入到其中；2018年，北京市科委对前沿新材料率先开展了研究工作，并且把“氧化镓”列为重点项目。
据了解，目前我国从事氧化镓材料和器件研究单位，主要是中电科46所、西安电子科技大学、山东大学、上海光机所、上海微系统所、复旦大学、南京大学等高校及科研院所；企业方面有铭镓半导体、深圳进化半导体、北京镓族科技、杭州富加镓业等。
中国电科46所分别于2016年和2018年相继制备出了国内第一片高质量的2英寸氧化镓单晶和4英寸氧化镓单晶。
2022年3月，中国电科46所再次成功研制出拥有自主知识产权的高耐压性能半导体材料——HVPE氧化镓同质外延片，填补了国内技术空白。
同年12月，铭镓半导体使用导模法成功制备了高质量4英寸（001）主面氧化镓（β-Ga2O3）单晶，完成了4英寸氧化镓晶圆衬底技术突破。
2023年2月，中国电科46所成功制备出我国首颗6英寸氧化镓单晶，达到国际最高水平。
据悉，中国电科46所氧化镓团队聚焦多晶面、大尺寸、高掺杂、低缺陷等方向，从大尺寸氧化镓热场设计出发，成功构建了适用于6英寸氧化镓单晶生长的热场结构，可用于6英寸氧化镓单晶衬底片的研制，将有力支撑我国氧化镓材料实用化进程和相关产业发展。（文：集邦化合物半导体 Doris整理）
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