【国际时事】德国IKZ氧化镓半导体材料技术开发项目正式启动

        EFRE项目“G.O.A.L. ——功率电子用氧化镓应用实验室（Gallium Oxide Application Laboratory for Power Electronics）”于2024年9月启动，标志着德国IKZ（莱布尼茨晶体研究所）在氧化镓技术开发领域完成了从原材料到外延的完整价值链建设。继已有的Cz法晶体生长和晶圆加工之后，项目新引入了由AIXTRON（爱思强）提供的3x2金属有机化学气相沉积（MOVPE）外延系统，从而具备了为科研与工业提供2英寸氧化镓外延晶圆进行技术原型开发的能力。过去三年，IKZ在氧化镓全流程设备上已累计投入约500万欧元。

从左至右 周大顺博士, Andreas Popp博士, Maike Schröder博士, Thomas Schröder教授, Janet Zapke教授

        在能源转型背景下，开发高效功率电子的创新解决方案至关重要。氧化镓这一新型半导体材料具备低损耗、低成本等优势，有望成为推动能源高效利用的关键材料。该项目由欧洲区域发展基金（EFRE）联合资助，旨在为功率电子器件提供具有精确定义且可重复制造特性的氧化镓外延晶圆。正是这种稳定且可靠的外延晶圆供给，为后续的器件开发提供了可能。目前，日本、韩国和中国均已有政府主导的项目；而在美国，该领域主要由美国空军推动。由此可见，欧洲和德国必须加快步伐，避免在该技术领域落后。因此，该实验室计划在整个欧盟范围内确立其作为研究合作伙伴和 2 英寸氧化镓外延晶圆供应商的地位，为功率电子器件提供基础材料。项目将依托柏林-勃兰登堡地区的研究机构与中小企业网络，并与保罗·德鲁德研究所（PDI）主导的Leibniz科学园区“氧化物的生长与基础研究（Grafox） I & II”合作，共同积累了多年的氧化镓材料理解与经验。

        氧化镓电力电子技术涉及多个应用领域。新市场主要是在半导体技术层面（晶圆、晶体管、功率模块），以及电子工业中用于电动汽车、光伏、风力发电和发电厂转换的电力电子转换器的更高附加值方面。为了实现材料的实际应用并推动器件开发，需要至少 2 英寸规格的晶圆层结构系统。为此，EFRE-GOAL项目将引进AIXTRON工业级外延设备，并与柏林的费迪南德-布劳恩研究所等技术开发单位合作，共同推进2英寸氧化镓外延技术的发展。在块状材料与大尺寸晶圆加工方面，IKZ将继续自行研发与生产，并与柏林本地企业CrysTec GmbH、LayTec等企业合作，推进更大尺寸材料的开发。

        在应对当今社会所面临的能源、交通、通信、健康与气候挑战中，创新性与颠覆性的技术起着决定性作用。尤其是新材料的突破，能够显著推动技术进步并开拓全新解决路径。而这些技术创新的基础，则是高质量、性能稳定且可重复制造的材料供应能力。GOAL项目正是为了填补氧化镓价值链中这一关键环节而设立，从而增强柏林、德国乃至整个欧洲的创新能力与技术自主权。GOAL的研究成果将在学术界公开发表，以推动并强化德国的创新进程。由于该项目在功率电子与半导体行业（如博世、英飞凌、ZF等）具有高度产业相关性，预计将实现直接的技术转化和产业应用。同时，IKZ旗下于2025年4月新成立的初创企业“NextGO-Epi”也将借助GOAL平台大大提升其商业成功的可能性。