CarbonSemi
论坛时间：2024年4月25-26日
论坛地点：浙江·宁波 宁波香格里拉酒店（浙江省宁波市鄞州区豫源街88号）
论坛规模：500人
01 2英寸！打破国际垄断！
2024年4月，杭州镓仁半导体有限公司正式推出2英寸晶圆级(010)氧化镓单晶衬底，在(010)衬底的研发生产方面再创新高，助力国内氧化镓相关产业摆脱国际垄断，同时实现高质量发展。
据了解，杭州镓仁半导体有限公司成立于2022年9月，是一家专注于氧化镓等宽禁带半导体材料研发、生产和销售的科技型企业。公司开创了氧化镓单晶生长新技术，拥有国际、国内发明专利十余项，突破了美国、德国、日本等西方国家在氧化镓衬底材料上的垄断和封锁。镓仁半导体立足于解决国家重大需求，将深耕于氧化镓上游产业链的持续创新，努力为我国的电力电子等产业的发展提供产品保障。
据网页显示，该公司氧化镓材料的研究，起源于浙江大学硅材料国家重点实验室。2018年，在学术带头人杨德仁院士的设计和指导下，镓仁半导体创始人张辉与团队成员在一起开始研发氧化镓单晶材料，仅隔两年，就在浙江大学杭州国际科创中心开展了氧化镓单晶小试。
2022年5月，科创中心先进半导体研究院就成功突破2英寸生长技术，制备了直径2英寸的氧化镓晶圆，为实现氧化镓批量生产打下坚实基础。
2023年6月，镓仁半导体有限公司宣布，成功制备了高质量4英寸氧化镓单晶，并完成了4英寸氧化镓晶圆衬底技术突破。该产品是使用科创中心首席科学家杨德仁院士团队自主研发的铸造法完成的。
2023年，镓仁半导体完成数千万天使轮融资。本轮由蓝驰创投领投，禹泉资本跟投。融资将用于强化团队、加速氧化镓衬底材料新方法及中试线研发。
2023年11月，镓仁半导体荣获“浙江省科技型中小企业”认定。这是浙江省科学技术厅对公司坚持走自主研发、技术创新的有力肯定。
2024年3月20日，镓仁半导体联合浙江大学杭州国际科创中心先进半导体研究院、硅及先进半导体材料全国重点实验室，采用杨德仁院士团队自主开创的铸造法成功制备了高质量6英寸非故意掺杂及导电型氧化镓(β-Ga2O3)单晶，并加工获得了6英寸氧化镓衬底片——成为国内首个掌握6英寸氧化镓单晶衬底制备技术的产业化公司。
2024年4月，镓仁半导体再次推出新产品——2英寸晶圆级(010)氧化镓半绝缘单晶衬底，并实现了2英寸(010)氧化镓单晶衬底的自主量产，打破了国际垄断。
镓仁半导体新品发布线
02 6英寸非故意掺杂氧化镓单晶！
氧化镓产业链包括衬底制备、外延层生长、器件研制以及下游应用环节。高质量、低成本的氧化镓单晶衬底是整个产业链的关键，目前全球只有一家公司可稳定供货。其采用的是导模法生产和制备氧化镓衬底。
用业界主流导模法进行生产氧化镓，需要在1800℃左右的高温和含氧环境下进行晶体生长，对生长环境要求很高，需要耐高温、耐氧，无污染等特性的材料做坩埚。目前只有贵金属铱Ir（Iridium）适合盛装氧化镓熔体。
然而由于导模法需要大量的铱金属，导致氧化镓晶圆价格高居不下；同时导模法存在大的温度梯度，使得氧化镓的质量难以进一步提升，严重阻碍了其器件的迭代研发。镓仁半导体开创了新的氧化镓单晶生长技术——铸造法。该方法在成本控制、尺寸放大、质量提升以及智能制造等方面具有极其明显优势。
据了解，铸造法是科创中心首席科学家杨德仁院士团队自主研发的、适用于氧化镓单晶生长的新型熔体法技术，其生长的氧化镓晶圆具有两个显著优势，一是由于采用了熔体法新路线，显著减少了贵金属铱的使用量，使得氧化镓生长过程不仅更简单可控，而且成本也更低，具有更广阔的产业化前景；二是使用该方法生长出的氧化镓为柱状晶，可满足不同使用场景的需求。该方法有望推动氧化镓材料和器件产业的发展。
镓仁半导体创始人张辉在采访中说到，“铸造法还有一个显著的产业化优点，技术路线和工艺相对简单、流程也短……这些均有利于实现自动控制。可以说，随着工艺的成熟，可大幅降低生产中的人力成本。并且，氧化镓有可能像硅单晶材料一样，做出高质量大尺寸的单晶衬底，为了实现这一目标，还需要解决晶体中的应力问题。”
按照张辉的战略规划，氧化镓2英寸、4英寸、6英寸，以致8英寸衬底……这些都是镓仁半导体在今后需要突破、实现的目标。
02 氧化镓：“镓族”新势力
业内也普遍认为，氧化镓有望替代碳化硅和氮化镓成为新一代半导体材料的代表。目前，氧化镓已开启产业化。NCT预测氧化镓晶圆的市场到2030年度将扩大到约590亿日元（约合4.7亿美元）规模，而从日本富士经济对宽禁带功率半导体元件的全球市场预测来看，2030年氧化镓功率元件的市场规模将会达到1542亿日元（约合12.2亿美元），这个市场规模要比氮化镓功率元件的规模（约合8.6亿美元）还要大。
03 国际布局与发展现状
在政策层面，我国对氧化镓的关注度也不断增强。早在2018年，我国已启动了包括氧化镓、金刚石、氮化硼等在内的超宽禁带半导体材料的探索和研究。2022年，科技部将氧化镓列入“十四五”重点研发计划。
但散热能力不足是氧化镓的弊端，如何绕开这个弊端，充分发挥它在功率器件的优势，是值得关注的发展方向。目前许多单位开展将转移晶圆级氧化镓薄膜于高导热衬底的研究，如转移到高导热率碳化硅和碳基衬底上异质集成制备氧化镓MOSFET器件，近日也出现了将氧化镓与金刚石进行键合的消息。另外，大尺寸低缺陷氧化镓单晶的制备方法以及高表面质量氧化镓晶片的超精密加工技术是实现氧化镓半导体器件工业应用的主要瓶颈。
氧化镓的研发仍在路上！
镓仁半导体创始人张辉在采访中也提到，从浙江大学本科和博士毕业之后，一直在晶体生长方向潜心研究。“当看到中国半导体产业受到封锁、限制，决心通过科技成果转化，做出一款能满足国家重大需求的半导体材料产品，以解决卡脖子难题。“氧化镓材料的研发绝不能停留于实验室，必须要走出去，实现产业化。”
另外本次参加CarbonSemi2024，并带产品展示的企业有：
2024半导体活动推荐
2024（第八届）国际碳材料大会暨产业博览会
2024先进半导体产业博览会暨第二届先进电子材料创新大会
