圖片來源:Nature Communications截圖
氧化鎵(β-Ga?O?)因超寬禁帶、高擊穿場強(qiáng)和低成本晶體生長優(yōu)勢,被視為下一代高功率、光電子器件的核心材料。然而,Ga?O?的相對較低的熱導(dǎo)率(約10-30W/m·K),僅為金剛石的六分之一,這給高功率半導(dǎo)體器件帶來了巨大挑戰(zhàn)。
隨著器件功率密度的增加,熱積累效應(yīng)迅速加劇,導(dǎo)致性能下降,限制了Ga?O?高功率潛力的充分發(fā)揮。因此,熱管理已成為限制Ga?O?基功率器件發(fā)展和廣泛應(yīng)用的主要技術(shù)瓶頸之一。引入熱導(dǎo)率高導(dǎo)熱的金剛石作為散熱襯底,是當(dāng)前最具潛力的熱管理策略。
盡管單晶金剛石襯底具有優(yōu)異的熱導(dǎo)性能,但其晶圓尺寸受限、制備成本高昂,限制了其在產(chǎn)業(yè)界的規(guī)?;瘧?yīng)用。因此,在低成本的多晶襯底上實現(xiàn)高質(zhì)量β-Ga?O?外延成為更具可行性的技術(shù)路徑,但面臨晶向紊亂、界面缺陷多和熱應(yīng)力積聚等重大挑戰(zhàn)。
本研究揭示了二維材料輔助下β-Ga?O?在多晶襯底上成核取向的智能篩選和應(yīng)力的高效釋放,通過引入石墨烯作為晶格解耦層,有效屏蔽多晶金剛石襯底晶向無序帶來的晶格失配影響,借助弱界面耦合和晶格失配系數(shù)-氧表面密度調(diào)控(The oxygen-lattice co-modulation model),成功實現(xiàn)(-201)取向β-Ga?O?薄膜的可控外延,突破性闡明了二維材料輔助下在多晶襯底上實現(xiàn)單晶薄膜生長的物理機(jī)理。
本研究利用石墨烯層釋放界面由于巨大熱失配系數(shù)導(dǎo)致的拉應(yīng)力,大幅降低界面熱阻,實驗測得β-Ga?O?/金剛石界面的熱邊界電阻僅2.82 m2·K/GW,比現(xiàn)有技術(shù)降低一個數(shù)量級。
基于該范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)制備的光電探測器表現(xiàn)出高達(dá)106的光暗電流比和210A/W的響應(yīng)度,證實其在熱管理與光電性能方面的顯著優(yōu)勢,為氧化鎵基高性能功率電子器件的熱管理難題提供了全新解決路徑,實現(xiàn)了高導(dǎo)熱襯底與超寬禁帶半導(dǎo)體的高效集成,對推動下一代高功率器件發(fā)展具有重要意義。(文章來源:西電集成電路學(xué)部)
(集邦化合物半導(dǎo)體整理)
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]]>深圳平湖實驗室檢測結(jié)果顯示,本次測試樣品為氧化鎵8英寸襯底,取點共計5個,XRD搖擺曲線半高寬測試結(jié)果:22~26 arcsec。
圖片來源:鎵仁半導(dǎo)體
圖為8英寸襯底XRD搖擺曲線半高寬第三方測試結(jié)果-(深圳平湖實驗室)
馬爾文帕納科亞太卓越應(yīng)用中心檢測結(jié)果顯示,本次測試樣品為氧化鎵8英寸襯底,取點共計5個,XRD搖擺曲線半高寬測試結(jié)果分別為:16.7 arcsec、16.2 arcsec、15.4 arcsec、15.3 arcsec、12.4 arcsec。
資料顯示,2025年3月,鎵仁半導(dǎo)體發(fā)布全球首顆第四代半導(dǎo)體氧化鎵8英寸單晶,并加工出8英寸襯底。
圖片來源:鎵仁半導(dǎo)體
目前在售的氧化鎵襯底晶圓主要以2英寸和4英寸為主,難以與主流的Fab場產(chǎn)線設(shè)備兼容,這提高了下游器件廠商研發(fā)的難度與成本,導(dǎo)致氧化鎵應(yīng)用推進(jìn)緩慢。
鎵仁半導(dǎo)體表示,上述第三方檢測結(jié)果表明,8英寸襯底XRD搖擺曲線半高寬<30 arcsec,達(dá)到國際領(lǐng)先水平。同時,該公司指出,本次質(zhì)量檢測結(jié)果充分證明,鎵仁半導(dǎo)體8英寸晶圓襯底質(zhì)量能夠滿足硅基8英寸產(chǎn)線生產(chǎn)要求,這將大幅降低下游應(yīng)用端研發(fā)的難度與成本,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的快速落地。
據(jù)悉,鎵仁半導(dǎo)體氧化鎵襯底已逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,為下游客戶提供大尺寸高質(zhì)量的氧化鎵單晶襯底產(chǎn)品。目前,鎵仁半導(dǎo)體8英寸襯底已實現(xiàn)產(chǎn)品銷售出貨。
資料顯示,氧化鎵(Ga?O?)是第四代半導(dǎo)體材料,因其超寬禁帶、高擊穿場強(qiáng)和低成本潛力,正成為電力電子、軍事雷達(dá)、電動汽車充電等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。
氧化鎵熔點高達(dá)1900℃,不溶于水,微溶于熱酸或堿溶液。其β相穩(wěn)定性最佳,具有4.9eV的禁帶寬度(遠(yuǎn)超硅的1.1eV和碳化硅的3.3eV),以及8MV/cm的高擊穿場強(qiáng),使其在高壓、高頻、高溫等極端環(huán)境下表現(xiàn)優(yōu)異,未來發(fā)展?jié)摿薮?,全球競相角逐研發(fā),我國也不例外。
業(yè)界指出,我國在氧化鎵領(lǐng)域已形成從材料生長到器件研發(fā)的完整產(chǎn)業(yè)鏈,部分技術(shù)達(dá)國際領(lǐng)先水平,主要氧化鎵公司包括北京鎵族科技、杭州富加鎵業(yè)、中電科46所、鎵仁半導(dǎo)體等。與此同時,西安電子科技大學(xué)、浙江大學(xué)等高校也為氧化鎵技術(shù)突破做出了貢獻(xiàn)。
(集邦化合物半導(dǎo)體 秦妍 整理)
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]]>目前最新進(jìn)展是該項目整個主體建筑已全部封頂;辦公大樓、研發(fā)樓、宿舍正在進(jìn)行內(nèi)部精裝修;主體廠房潔凈車間班組已入駐;動力中心正在內(nèi)部調(diào)試,預(yù)計8月可進(jìn)行機(jī)電設(shè)備的入駐;此外,正在進(jìn)行外部場地的平整以及污水管網(wǎng)的挖掘和鋪建。整體來看,項目正有序推進(jìn)中。此前7月初,根據(jù)龍巖市融媒體中心報道,該項目預(yù)計9月份試產(chǎn)。
福建晶旭半導(dǎo)體基于氧化鎵壓電薄膜新材料的高頻濾波器芯片生產(chǎn)項目,位于上杭工業(yè)園區(qū)南崗金銅產(chǎn)業(yè)園,總投資16.8億元,項目建設(shè)136畝工業(yè)廠區(qū),將建成全球首條超寬禁帶半導(dǎo)體高頻濾波芯片生產(chǎn)線。項目建成后,不僅可以填補(bǔ)國內(nèi)氧化鎵壓電薄膜新材料領(lǐng)域的空白,更將為上杭縣新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)勁動力。
福建晶旭半導(dǎo)體科技有限公司成立于2020年,是一家專注于氧化鎵基通訊射頻濾波器晶圓材料及芯片研發(fā)生產(chǎn)和服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。其技術(shù)團(tuán)隊從2005年開始研究5G聲波濾波器制備,擁有光電集成芯片和化合物單晶薄膜材料專利100多項,特別在5G核心器件射頻濾波器壓電薄膜材料芯片制備技術(shù)上,處于領(lǐng)先地位。
氧化鎵(Ga?O?)是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料,其中ε相氧化鎵(ε-Ga?O?)具有優(yōu)異的壓電性能和高頻特性(能響應(yīng)極高頻率的電信號),利用這種特性,可制成聲波濾波器芯片,通過電信號激發(fā)氧化鎵薄膜的機(jī)械振動,篩選出特定頻率的信號(如5G通信所需的高頻信號),同時過濾掉雜波,實現(xiàn)信號的 “提純”。
隨著5G、6G、衛(wèi)星通信等技術(shù)發(fā)展,信號頻率從傳統(tǒng)的sub-6GHz向更高的毫米波(24GHz以上)邁進(jìn)。氧化鎵基濾波器在高頻段下的信號損耗更低、穩(wěn)定性更高,能滿足高速率、大容量通信的需求,可以覆蓋通信、航天、國防等關(guān)鍵領(lǐng)域。
目前,全球高頻濾波器市場長期被國外企業(yè)壟斷,且傳統(tǒng)材料在高頻段的性能瓶頸明顯。如福建晶旭半導(dǎo)體的相關(guān)項目建成后,將成為全球首條氧化鎵基高頻濾波器芯片量產(chǎn)線,填補(bǔ)國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白,對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈自主可控具有重要意義。
(集邦化合物半導(dǎo)體 金水 整理)
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]]>5月27日,瀚薪科技通過全資子公司-浙江瀚薪芯昊半導(dǎo)體有限公司在麗水投建的“新建碳化硅封測建設(shè)項目”主體結(jié)構(gòu)正式封頂。
圖片來源:瀚薪科技
這一里程碑的達(dá)成,標(biāo)志著公司在第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化的征程中邁出了關(guān)鍵一步。未來瀚薪科技的產(chǎn)品生產(chǎn)將進(jìn)一步實現(xiàn)自主可控,研發(fā)技術(shù)快速迭代,以期為客戶提供更全面、更優(yōu)質(zhì)的碳化硅解決方案,助力“雙碳”目標(biāo)與新能源產(chǎn)業(yè)升級!
資料顯示,瀚薪專注SiC功率器件研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化超15年,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)及國際領(lǐng)先的芯片設(shè)計、封裝工藝與測試能力。公司產(chǎn)品已通過車規(guī)級AEC-Q101及工規(guī)級JEDEC認(rèn)證,與多家知名企業(yè)建立了緊密的合作關(guān)系。
近期,由香港科技大學(xué)霍英東研究院與香港科技大學(xué)(廣州)聯(lián)合孵化的“拓諾稀科技”傳出新進(jìn)展,其位于南沙的首個先進(jìn)生產(chǎn)廠房正式啟用。
該廠房配備高標(biāo)準(zhǔn)潔凈室設(shè)施和完善的生產(chǎn)研發(fā)配套,具備批量化外延制備能力,實現(xiàn) “從實驗室走向產(chǎn)業(yè)”,為大規(guī)模推進(jìn)氧化鎵外延產(chǎn)品走向市場奠定了堅實基礎(chǔ)。
圖片來源:香港科技大學(xué)快訊
氧化鎵(Ga?O?)作為一種具有超寬禁帶的半導(dǎo)體材料,在高壓功率電子、射頻通訊、光電探測等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。由香港科技大學(xué)(廣州)陳子強(qiáng)教授與其博士生共同創(chuàng)立的拓諾稀科技,聚焦于氧化鎵外延薄膜的制備及高性能半導(dǎo)體器件的開發(fā),是全球獨家通過MOCVD工藝實現(xiàn)了穩(wěn)定p型導(dǎo)電氧化鎵外延層的企業(yè),填補(bǔ)了氧化鎵材料體系中長期缺失的p型導(dǎo)電空白。
據(jù)悉,拓諾稀科技通過實現(xiàn)p型導(dǎo)電,使得氧化鎵材料具備構(gòu)建pn結(jié)及其他雙極型器件(如BJT、IGBT)的能力,顯著拓展在新能源汽車、工業(yè)機(jī)器人、電力能源等領(lǐng)域的應(yīng)用空間。團(tuán)隊采用自主研發(fā)的MOCVD外延及加工工藝,形成全球獨有的技術(shù)體系,支持多層pn結(jié)構(gòu)設(shè)計以實現(xiàn)差異化器件性能。工藝兼容半導(dǎo)體行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,具備大規(guī)模量產(chǎn)與高度產(chǎn)業(yè)化的可行性,為晶圓加工和芯片集成提供堅實支撐。
(集邦化合物半導(dǎo)體 秦妍 整理)
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資料顯示,NextGO Epi成立于2025年, 專注于高品質(zhì) β-Ga?O? (氧化鎵) 外延片的大規(guī)模制造,旨在為高功率和光電探測應(yīng)用提供關(guān)鍵材料。NextGO Epi 是德國萊布尼茨晶體生長研究所(IKZ)的孵化企業(yè),由周大順博士、Andreas Popp 博士和 Andreas Fiedler 博士共同創(chuàng)立。
source:鎵仁半導(dǎo)體——圖為NextGO Epi?坐落于德國柏林萊布尼茨晶體研究所
鎵仁半導(dǎo)體則是一家專注于氧化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的科技型企業(yè)。鎵仁半導(dǎo)體引領(lǐng)行業(yè)創(chuàng)新,采用自主研發(fā)的鑄造法單晶生長新技術(shù),全球首發(fā)8英寸氧化鎵單晶襯底,創(chuàng)造了從2英寸到8英寸,每年升級一個尺寸的行業(yè)紀(jì)錄;開發(fā)了國內(nèi)首臺包含工藝包的氧化鎵專用VB長晶設(shè)備,全面對外銷售。
業(yè)界指出,氧化鎵(Ga?O?)是第四代半導(dǎo)體材料,因其超寬禁帶、高擊穿場強(qiáng)和低成本潛力,正成為電力電子、軍事雷達(dá)、電動汽車充電等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。
我國在氧化鎵領(lǐng)域已形成從材料生長到器件研發(fā)的完整產(chǎn)業(yè)鏈,部分技術(shù)達(dá)國際領(lǐng)先水平,主要氧化鎵公司包括北京鎵族科技、杭州富加鎵業(yè)、中電科46所、鎵仁半導(dǎo)體等。與此同時,西安電子科技大學(xué)、浙江大學(xué)等高校也為氧化鎵技術(shù)突破做出了貢獻(xiàn)。
(集邦化合物半導(dǎo)體 Flora 整理)
氧化鎵熔點高達(dá)1900℃,不溶于水,微溶于熱酸或堿溶液。其β相穩(wěn)定性最佳,具有4.9eV的禁帶寬度(遠(yuǎn)超硅的1.1eV和碳化硅的3.3eV),以及8MV/cm的高擊穿場強(qiáng),使其在高壓、高頻、高溫等極端環(huán)境下表現(xiàn)優(yōu)異,未來發(fā)展?jié)摿薮螅蚋傁嘟侵鹧邪l(fā),其中亞洲市場表現(xiàn)亮眼,近期傳出新動態(tài)。
近期,日本株式會社(NCT)宣布向全球合作客戶推出其創(chuàng)新的Planar SBD(肖特基勢壘二極管)器件。該器件基于全氧化鎵材料制造,標(biāo)志著NCT在氧化鎵半導(dǎo)體領(lǐng)域的重大突破。
此次推出的Planar SBD器件為Research Sample(RS)級別,專為科研及早期應(yīng)用探索而設(shè)計。產(chǎn)品提供兩種電極尺寸規(guī)格供客戶選擇:
規(guī)格一:電極尺寸為2.4mm square,適用于特定測試及應(yīng)用場景。
規(guī)格二:電極尺寸為3.2mm square,提供更大的電極面積,滿足不同客戶的測試需求。此次發(fā)布的
Planar SBD器件旨在滿足客戶對氧化鎵器件的測試、分析及應(yīng)用探索需求,進(jìn)一步推動氧化鎵行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
氧化鎵布局上,NCT公司于2021年推出了全球首個量產(chǎn)4英寸氧化鎵晶圓,并計劃2028年實現(xiàn)8英寸氧化鎵量產(chǎn)。
今年3月,杭州鎵仁半導(dǎo)體有限公司(以下簡稱“鎵仁半導(dǎo)體”)宣布,基于自主創(chuàng)新的氧化鎵單晶生長技術(shù)與大尺寸襯底加工技術(shù),公司成功制備了全球首款8英寸(200mm)氧化鎵晶圓襯底,國內(nèi)第四代半導(dǎo)體氧化鎵晶圓襯底率先邁入8英寸時代。
source:鎵仁半導(dǎo)體
資料顯示,鎵仁半導(dǎo)體氧化鎵晶圓襯底尺寸快速演進(jìn):2022年推出2英寸襯底,2023年推出4英寸襯底,2024年推出6英寸襯底,2025年推出8英寸襯底。
鎵仁半導(dǎo)體指出,未來氧化鎵應(yīng)用前景廣闊,主要表現(xiàn)在三個領(lǐng)域:
功率器件領(lǐng)域,尤其是大于650V的中壓、高壓以及特高壓功率器件領(lǐng)域,比如新能源汽車快充、工業(yè)電源、電網(wǎng)高壓功率模塊等。
高功率射頻器件領(lǐng)域,氧化鎵的電子飽和速度、約翰遜優(yōu)值較高,在射頻器件領(lǐng)域具有很大應(yīng)用潛力,比如通信基站和雷達(dá)系統(tǒng)等,對于通信、國防、航空航天等領(lǐng)域具有重要意義。
深紫外光電器件領(lǐng)域,氧化鎵還可用于日盲探測、輻射探測等特有領(lǐng)域。“日盲”紫外探測是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型探測技術(shù),主要應(yīng)用于紫外預(yù)警、紫外偵察、紫外制導(dǎo)和紫外非視線通訊等軍事領(lǐng)域,以及環(huán)境監(jiān)測、生化檢測、工業(yè)燃燒過程控制、醫(yī)學(xué)紫外成像等民用領(lǐng)域。(集邦化合物半導(dǎo)體秦妍整理)