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2022年8月，美国商务部工业和安全局（BIS）宣布将氧化镓、金刚石等第四代半导体纳入新的出口管制，对于第四代半导体关注度进一步提升。氧化镓是第四代半导体中最有潜力的材料有之一，相比于目前常见的宽禁带半导体 SiC 和 GaN，其具有超高禁带宽度、高击穿电压、抗辐射能力强、Baliga 品质因数更大、预期生长成本更低等特性，在高压、大功率、高效率、小体积电子器件方面有广阔应用前景，有望成为未来半导体电力电子领域的重要选项之一。
当前，全球氧化镓产业已进入商业化早期阶段，功率器件和日盲紫外光电探测器件是氧化镓商业化前景比较明确的两个领域。据日本市场调查公司富士经济预测，到2025年氧化镓功率器件市场规模将超过氮化镓，到2030年全球氧化镓功率器件市场将达到1542亿日元（约12.2亿美元），达到碳化硅的36%，达到氮化镓的1.42倍。
美国、日本、欧洲、韩国、中国台湾和中国大陆等均已积极布局氧化镓产业。其中日本引领全球氧化镓技术创新和商业化。京都大学投资的Flosfia，日本国立信息通信技术研究院（NICT）和田村制作所（Tamura）投资的NovelCrystalTechnology（简称NCT）是产业化进程最快的两家企业。NCT司采用导模法（EFG）结合氢化物气相外延（HVPE）技术已实现2英寸、4英寸衬底和外延的批量化供应，公司计划2025年4英寸晶圆产能达到2万片/年，到2028年量产8英寸氧化镓晶圆。Flosfia公司开发了“MistEpitaxy”（喷雾干燥法）的化学气相沉积创新工艺，并已成功制备出安培级1700V氧化镓肖特基二极管（SBD），并在与日本电装合作推进产业化工作。此外，日本三菱重工、丰田、电装、田村制造、日本光波等企业也有介入氧化镓器件的开发和布局。美国主要侧重于器件研发，美国空军研究实验室（AFRL）、康奈尔大学等支持了大量氧化镓功率器件的研究项目。近年来，美国也在加快布局晶体、外延环节，打造全产业链生态。美国空军研究实验室、美国能源部先进能源研究计划署资助NorthropGrummanSYNOPTICS、KymaTechnologies等公司开展氧化镓晶体材料研发产业化，其中Kyma可以提供1英寸氧化镓衬底及外延片。德国在氧化镓晶体生长方面有相当实力，德国莱布尼茨晶体生长研究所（IKZ）采用直拉单晶制造法（Cz）技术路线，已可以提供2英寸单晶。
全球主要氧化镓企业及研发机构
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公司/机构 |
时间 |
事件 |
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日本京都大学 |
2008年 |
提出喷雾干燥法氧化镓薄膜生产技术 |
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NICT |
2012年 |
制造出2英寸氧化镓晶体 |
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2015年 |
NCT公司成立，开始2英寸氧化镓材料的量产工作 |
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2018年 |
实现了4英寸氧化镓材料的突破 |
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2019年 |
实现4英寸氧化镓衬底的批量产业化及6英寸氧化镓衬底的突破 |
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2021年 |
量产4英寸氧化镓晶圆 |
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2022年 |
与大阳日酸株式会社、东京农业技术大学合作，实现6英寸外延突破，开始扩产4英寸晶圆线 |
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日本FLOSFIA |
2011年 |
公司成立 |
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2018年 |
实现ɑ相氧化镓外延材料的批量化生产 |
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2023年 |
发布安培级、1700V氧化镓SBD |
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日本C&A |
2022年 |
公司成立，采用无铱法制造出最大约5厘米（2英寸）结晶 |
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德国莱布尼 |
2014年 |
利用CZ法生长出2英寸β-Ga2O3单晶 |
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2016年 |
利用MOVPE法在不同偏角的β-Ga2O3衬底上进行同质外延，得到与MBE同质外延类似效果 |
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美国空军研 |
2016年 |
在IKZ提供的外延片上构建了MOSFET器件 |
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2016年 |
在IKZ提供的外延片上构建了缠绕栅翅片阵列MOSFET |
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2017年 |
制备了凹陷栅极型横向缩放MOSFET器件，源漏极距离仅2μm工作时漏电流小于200mA/mm，击穿电压200V |
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2017年 |
在Fe掺杂的半绝缘β-Ga2O3衬底上外延了Ge掺杂β-Ga2O3薄膜，并构建了MOSFET器件，当漏极间距为5.5μm时，击穿电压接近480V |
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2018年 |
第一个开关损耗低于硅的β-Ga2O3场效应管器件 |
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2019年 |
制备第一个自对准栅MOSFET |
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美国康奈尔 |
2018年 |
开发了β-Ga2O3基沟槽构型的SBD器件(NCT衬底),阵列宽度2μm,击穿电压超过1232V,漏电流小于1μA/cm² |
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2018年 |
开发了沟槽性MIS(金属绝缘半导体)结构SBD器件，击穿电压超过1500V |
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2018年 |
将β-Ga2O3基的SBD击穿电压提高到2440V |
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2019年 |
在器件上增加小角倾斜的场板，将β-Ga2O3基的SBD器件的BFOM提高了0.6GW/cm² |
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2019年 |
将β-Ga2O3基的SBD器件的BFOM提高了0.95GW/cm²,器件功能层厚度为8.9μm,击穿电压达2890V |
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其他 |
2018年 |
佛罗里达大学制备了场板结构的垂直SBD整流器，首次证明β-Ga2O3基的SBD整流器正向电流可超过1A |
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2018年 |
美国纽约州立大学布法罗分校构建了横向场板结构MOSFET器件，击穿电压1850V，平均击穿场强达4.4MV/cm |
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2020年 |
美国纽约州立大学布法罗分校将横向场板结构MOSFET器件击穿电压提高到8030V |
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2017-2020年 |
美国的卡内基梅隆大学、可再生能源实验室、橡树林国家实验室、亚利桑那州立大学，韩国的高丽大学、檀国大学、电子通信研究院等，研究涉及欧姆接触的制备、晶圆加工、结构缺陷分析等 |
我国对于氧化镓等第四代半导体发展十分重视，早在2000年左右，国内已经启动氧化镓晶体相关研究。2021年发改委将镓系宽禁带半导体材料列为“十四五”战略性电子材料重点专项；2022年科技部将氧化镓列入“十四五”重点研发计划。此外，北京、广东、山西、山东、天津、上海等省市也出台地方政策支持氧化镓等第四代半导体发展。
国内氧化镓材料和器件的研发仍主要集中在高校、科研机构，已有小型初创企业从事产业化工作，但规模仍然较小。相关高校科研机构包括：中电科46所、中电13所、西安电子科技大学、北京邮电大学、中科院上海光机所、中国科学院上海微系统与信息技术研究所、复旦大学、南京大学、山东大学、中国科技大学、厦门大学、郑州大学、香港科技大学等。从事科技成果转化的公司有北京铭镓半导体（导模法）、深圳进化半导体（无铱法）、北京镓族科技、杭州富加镓业等。
我国氧化镓衬底、外延技术总体与国外差距不大，能够实现材料小批量供应，但器件产业化相对落后。近两年来，我国在氧化镓晶体和外延的制备上连续取得突破。2022年5月，浙江大学杭州国际科创中心采用自主研发的熔体法技术路线，成功制备出2英寸的氧化镓晶圆，并减少了贵金属铱的使用。12月，铭镓半导体使用导模法实现4英寸氧化镓晶圆制备，成为国内首个掌握4英寸氧化镓材料单晶衬底生长技术的企业。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。3月，西安邮电大学陈海峰教授团队成功在8英寸硅片上制备出高质量的氧化镓外延片。氧化镓器件方面，中电科13所在国内处于较为领先地位。2023年2月，中国科大龙世兵教授团队联合中科院苏州纳米所加工平台，采用氧气氛围退火和氮离子注入技术，研制出氧化镓垂直槽栅场效应晶体管，击穿电压可达到534V。
国内氧化镓主要企业
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企业名称 |
成立时间 |
投融资情况 |
研发和生产方向 |
产品情况 |
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北京镓族科技 |
2017年 |
Pre-A |
研发和生产氧化镓单晶、外延衬底，高灵敏度日盲紫外探测器件、高频大功 |
晶圆可达3英寸，可进行小批量供应，紫外器件也获得市场的初步验证 |
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杭州富加镓业 |
2019年 |
杭州光机所孵化器平台天使投资 |
氧化镓单晶材料设计、模拟仿真、生长及性能表征等工作 |
半绝缘型氧化镓(2英寸)，氧化镓单晶产品系列 |
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北京铭镓半导体 |
2020年 |
Pre-A |
氧化镓单晶与外延衬底、高灵敏度日盲紫外探测器件和高频大功率器件等产业化 |
已实现2寸氧化镓衬底量产，突破4寸技术 |
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深圳进化半导体 |
2021年 |
天使轮 |
基于全球首创无铱工艺进行大尺寸氧化镓衬底 |
计划一年内实现2英寸β相单晶衬底的小批量生产和销售 |
资料来源：
1、第四代半导体氧化镓的机遇与挑战，https://www.laoyaoba.com/n/771781
2、半导体全面分析（九）：四代半，氧化镓，2025衬底外延，2030器件应用！，https://mp.ofweek.com/ee/a756714548387
