一、氧化鎵（Ga2O3）的特性和性能

近年來(lái)，氧化鎵 (Ga2O3)作為繼碳化硅 (SiC)和氮化鎵 (GaN)之后的第三代功率器件材料越來(lái)越受到關(guān)注。氧化鎵是最初研究用于LED基板等的材料。帶隙（價(jià)帶中的電子與導(dǎo)帶中的電子之間的能量差）為 5.3 eV。因此，它不僅遠(yuǎn)超廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體的硅（1.1eV），也遠(yuǎn)超作為寬禁帶半導(dǎo)體而備受矚目的SiC（3.3eV）和GaN（3.4eV）。當(dāng)帶隙大時(shí)，介質(zhì)擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度和飽和漂移速度變高，有可能提高耐壓，降低損耗，提高開(kāi)關(guān)速度，最終縮小器件尺寸。通過(guò)使用氧化鎵，理論上可以制造出比碳化硅或氮化鎵更低損耗的功率器件，因此作為下一代功率器件材料備受期待。此外，氧化鎵可以從溶劑中生長(zhǎng)出塊狀單晶。因此，與通過(guò)升華法氣相生長(zhǎng)以制造晶片的 SiC與在硅藍(lán)寶石襯底上外延生長(zhǎng)以制造晶片的 GaN相比，未來(lái)氧化鎵可以降低晶片制造成本。是一種可能性。由于具有上述特性，氧化鎵功率器件在性能和成本方面都具有優(yōu)越性，因此正在積極推動(dòng)研究和開(kāi)發(fā)。

二、氧化鎵功率器件市場(chǎng)預(yù)測(cè)

市場(chǎng)研究公司富士經(jīng)濟(jì)在2020年6月發(fā)布的全球功率半導(dǎo)體調(diào)查結(jié)果中預(yù)測(cè)，截至2030年氧化鎵功率器件的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到590億日元。

同年GaN功率器件市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)為232億日元，預(yù)計(jì)氧化鎵功率器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到GaN的2.5倍左右。

預(yù)計(jì)氧化鎵將逐步應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用等高耐壓領(lǐng)域，首先在消費(fèi)和電信領(lǐng)域作為電源使用，并將在車載和電氣設(shè)備領(lǐng)域全面展開(kāi)2025年至2030年將開(kāi)始全面。

三、氧化鎵的研發(fā)趨勢(shì)

日本Novel Crystal Technology、FLOSFIA等公司在氧化鎵的研發(fā)方面處于領(lǐng)先地位。是基于田村株式會(huì)社、NICT（國(guó)立信息通信技術(shù)研究所）、東京農(nóng)工大學(xué)等領(lǐng)導(dǎo)的研究人員的開(kāi)發(fā)成果而成立的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)。 2015年開(kāi)發(fā)β型氧化鎵外延片，2017年開(kāi)始量產(chǎn)2英寸β型氧化鎵外延片，同時(shí)采用氧化鎵SBD（肖特基勢(shì)壘二極管）和氧化鎵外延膜的溝槽MOS型成功在開(kāi)發(fā)功率晶體管。除了2英寸外延片，它還銷售4英寸β型單晶襯底，同時(shí)也在開(kāi)發(fā)6英寸襯底。未來(lái)，除了提升4英寸外延片品質(zhì)，啟動(dòng)量產(chǎn)線外，計(jì)劃于2022年開(kāi)始量產(chǎn)氧化鎵SBD。Novell Crystal Technology 制造的帶有肖特基電極的氧化鎵 2 英寸外延片。

除了功率器件，NICT于 2020年 12月宣布已開(kāi)發(fā)出用于無(wú)線通信的高頻氧化鎵晶體管。最大振蕩頻率已達(dá)到27GHz，據(jù)公告稱，這是全球氧化鎵晶體管最高的。在無(wú)線通信中，需要的最大振蕩頻率至少是實(shí)際使用頻率的 2至 3倍。這次的氧化鎵晶體管將提供1至10 GHz的頻率，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星廣播、手機(jī)、無(wú)線局域網(wǎng)等。與功率器件不同，在無(wú)線通信應(yīng)用中對(duì)氧化鎵晶體管的研究很少。一方面，由于氧化鎵晶體管具有耐高溫、抗輻射、抗腐蝕等特性，因此通過(guò)使用該晶體管，即使在極端環(huán)境下也可以使用無(wú)線通信設(shè)備。未來(lái)，除極端環(huán)境外，有望應(yīng)用于太空和地下資源勘探等領(lǐng)域的無(wú)線通信。