半导体行业趋势--第三代功率器件材料(氧化镓)浅谈

一、氧化镓（Ga2O3）的特性和性能

   近年来，氧化镓 (Ga2O3) 作为继碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 之后的第三代功率器件材料越来越受到关注。氧化镓是最初研究用于LED基板等的材料。带隙（价带中的电子与导带中的电子之间的能量差）为 5.3 eV。因此，它不仅远超广泛应用于半导体的硅（1.1eV），也远超作为宽禁带半导体而备受瞩目的SiC（3.3eV）和GaN（3.4eV）。当带隙大时，介质击穿电场强度和饱和漂移速度变高，有可能提高耐压，降低损耗，提高开关速度，最终缩小器件尺寸。通过使用氧化镓，理论上可以制造出比碳化硅或氮化镓更低损耗的功率器件，因此作为下一代功率器件材料备受期待。此外，氧化镓可以从溶剂中生长出块状单晶。因此，与通过升华法气相生长以制造晶片的 SiC 与在硅蓝宝石衬底上外延生长以制造晶片的 GaN 相比，未来氧化镓可以降低晶片制造成本是一种趋势。由于具有上述特性，氧化镓功率器件在性能和成本方面都具有优越性.

二、氧化镓功率器件市场预测

  日本市场研究公司富士经济在2020年6月发布的全球功率半导体调查结果中预测，截至2030年氧化镓功率器件的市场规模将达到590亿日元。同年GaN功率器件市场规模预测为232亿日元，预计氧化镓功率器件市场规模将达到GaN的2.5倍左右。

    预计氧化镓将逐步应用于工业应用等高耐压领域，首先在消费和电信领域作为电源使用，并将在车载和电气设备领域2025年至2030年将开始全面展开。

  由于氧化镓晶体管具有耐高温、抗辐射、抗腐蚀等特性，因此通过使用该晶体管，即使在极端环境下也可以使用无线通信设备。未来，除极端环境外，有望应用于太空和地下资源勘探等领域的无线通信。

氧化鎵基板（Ga2O3）介绍

●氧化镓 (Ga2O3) 作为继碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 之后的第三代功率器件材料。

●带隙为 (4.5-4.9 eV)，不仅远超广泛应用于半导体的硅（1.1eV），也远超作为宽禁带半导体而备受瞩目的SiC（3.3eV）和GaN（3.4eV）。

●理论上可以制造出比碳化硅或氮化镓更低损耗的功率器件，因此作为下一代功率器件材料备受期待。

●氧化镓从溶剂中生长出块状单晶，与SiC， GaN相比，降低晶片制造成本，且可以制造大直径基板。