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【国内新闻】西镓半导体以异质外延技术推动国产氧化镓产业化
日期：2025-07-03阅读：22
2025年6月20日，在华西慧创研究院主办的线上项目路演中，西镓半导体展示了其在第四代超宽禁带半导体材料——氧化镓（β-Ga₂O₃）外延片研发与产业化方面的进展，其核心的异质外延技术路线，为解决当前氧化镓产业化的关键瓶颈提供了新思路。
氧化镓（β-Ga₂O₃）因其超宽禁带（4.9 eV）、高临界击穿电场（8 MV/cm）以及优异的巴利加优值（3444，是SiC的10倍），在下一代高功率器件、日盲紫外探测及射频器件领域潜力显著，预计2030年全球功率器件市场将达15.4亿美元。
然而，其产业化面临多重挑战：国际禁运导致关键材料与设备获取困难（如日本NCT产品断供）；衬底成本高昂（国产2英寸衬底价格3-4万元，约为同尺寸SiC衬底的十余倍）；高质量外延片产业化供应严重不足；材料本身存在热导率低（散热难）和p型掺杂未成熟的技术瓶颈。参考成熟的SiC器件成本结构，衬底（约47%）和外延（约23%）合计占器件总成本的70%，是当前降本增效的核心突破口。
西镓半导体的技术路线：异质外延破局
针对高昂衬底成本和散热难题，西镓半导体核心策略是：在成熟、低成本的衬底上，异质外延生长高质量氧化镓薄膜。
显著降低成本：直接使用6英寸SiC衬底（成本<3000元）替代昂贵的氧化镓衬底，从根本上规避了衬底成本瓶颈。结合其自主研发的卤化物气相外延（HVPE）等工艺（相比传统MOCVD/MBE工艺，气体环境和尾气处理更简化），进一步降低外延环节成本。
有效改善散热：在SiC衬底上异质外延的氧化镓肖特基二极管（SBD），其热阻可比同质外延结构降低约三分之二。实验表明，在室温至250℃范围内，器件性能能保持稳定，缓解了氧化镓自身热导率低的短板。
工艺兼容性强：异质外延方案可与现有的SiC或Si基器件制造工艺兼容，降低了下游器件厂商的产线转换门槛和成本。
技术指标领先：团队在碳化硅衬底上生长的氧化镓异质外延薄膜，其(-201)晶面X射线衍射摇摆曲线半峰宽（FWHM）约为0.1°，样品尺寸达到1.5cm×1.5cm，厚度1μm，这些关键参数在国际同类研究中处于领先水平。目前实验室已初步完成2英寸同质外延片制备，并实现了2英寸（蓝宝石基）、1.5cm×1.5cm（碳化硅基、氮化铝基、金刚石基）和1.0cm×1.0cm（硅基）的异质外延片。
巨大应用潜力：氧化镓器件目标应用场景包括新能源汽车（快充桩、OBC、主逆变器）、光伏逆变器、工业电源（650V-3300V中高压领域），以及利用其日盲紫外响应的电网监测、消防预警、海上搜救等光电探测领域。在射频器件方向也有探索空间。
国产替代刚需：在关键半导体材料自主可控的国家战略下，突破氧化镓技术封锁和产业化瓶颈需求迫切。
政策强力支持：氧化镓已被纳入国家“十四五”重点研发计划（如“大尺寸氧化镓半导体材料与高性能器件研究”项目）、多个省市（如广东、山西、陕西、山东、北京、宁波等）的半导体/新材料产业发展规划和行动计划中，是重点支持发展的前沿材料。
核心团队：脱胎于西安电子科技大学宽带隙半导体技术国家重点学科实验室和宽禁带半导体国家工程研究中心。核心团队均拥有十年左右的氧化镓/碳化硅材料研究或产业经验。
技术积累：团队在氧化镓外延生长、缺陷调控、掺杂模拟与工艺等方面已申请相关专利20余项，发表SCI论文30余篇。
当前进展：已为西安交通大学、西安电子科技大学、西北工业大学、西安理工大学、西安工业大学、厦门理工学院等科研单位提供小批量外延片用于器件研发。并与部分功率器件厂商达成了合作意向。
本轮西镓半导体计划融资600万元，主要用于系统研发、设备采购、材料及场地费用等。如果您对西镓半导体感兴趣，欢迎联系华西慧创微电子技术产业化研究院（小西微信号：17309224491），了解更多项目详情。
