我国第四代半导体材料制备近期连续取得突破。作为备受关注的第四代半导体材料之一，氧化镓目前在部分产品上已有使用，但距离大规模产业化应用尚远。今天就由半导体展NEPCON小编为你解读更多行业新趋势。

 

1、相比第三代半导体材料性能更优

 

第四代半导体材料包括超宽禁带半导体和超窄禁带半导体，前者包括氧化镓、金刚石、氮化铝，后者如锑化镓、锑化铟等。

 

作为超宽禁带半导体材料的一种，氧化镓禁带宽度达到4.9eV，超过第三代半导体材料（宽禁带半导体材料）的碳化硅（3.2eV）和氮化镓（3.39eV）。更宽的禁带宽度意味着电子需要更多的能量从价带跃迁到导带，因此氧化镓具有耐高压、耐高温、大功率、抗辐照等特性。

 

此外，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。数据显示，氧化镓的损耗理论上是硅的1/3000、碳化硅的1/6、氮化镓的1/3。

 

中国科学院院士郝跃曾表示，氧化镓材料是有可能在未来大放异彩的材料之一，在未来10年左右，氧化镓器件有可能成为有竞争力的电力电子器件，会直接与碳化硅器件竞争。

 

与碳化硅类似，氧化镓在功率器件领域有更突出的特性优势，目前业内对于氧化镓的普遍期待都是应用在功率器件上，尤其是大功率应用场景。

 

日本氧化镓领域知名企业FLOSFIA预计，2025年氧化镓功率器件市场规模将开始超过氮化镓，2030年达到15.42亿美元（约合人民币100亿元），达到碳化硅的40%，达到氮化镓的1.56倍。

 

2、氧化镓理论上更具成本优势

 

在同等规格下，宽禁带材料可以制造尺寸更小、功率密度更高的器件，节省配套散热和晶圆面积，进一步降低成本。上述大厂高管也表示，相比第三代半导体材料，理论上氧化镓更有成本优势。

 

据悉，从同样基于6英寸衬底的终器件的成本构成来看，基于氧化镓材料的器件成本为195美元，约为碳化硅材料器件成本的五分之一，与硅基产品的成本所差无几。此外，氧化镓的晶圆产线与硅、碳化硅、氮化镓的差别不大，转换成本不高。

 

不过，由于高熔点、高温分解以及易开裂等特性，大尺寸氧化镓单晶制备为困难。目前我国大尺寸氧化镓半导体材料的产出仅限于实验室与高校，距离规模量产较远，日本则在氧化镓量产方面走在前列。

 

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