近年来，氧化镓(Ga2O3)作为一种“超宽禁带半导体”材料，得到了持续关注。超宽禁带半导体也属于“第四代半导体”，与第三代半导体碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)相比，氧化镓的禁带宽度达到了4.9eV，高于碳化硅的3.2eV和氮化镓的3.39eV，更宽的禁带宽度意味着电子需要更多的能量从价带跃迁到导带，因此氧化镓具有耐高压、耐高温、大功率、抗辐照等特性。并且，在同等规格下，宽禁带材料可以制造die size更小、功率密度更高的器件，节省配套散热和晶圆面积，进一步降低成本。

第四代超宽禁带材料在应用方面与第三代半导体材料有交叠，主要在功率器件领域有更突出的应用优势。第四代超窄禁带材料的电子容易被激发跃迁、迁移率高，主要应用于红外探测、激光器等领域。第四代半导体全部在我国科技部的“战略性电子材料”名单中，很多规格国外禁运、国内也禁止出口，是全球半导体技术争抢的高地。第四代半导体核心难点在材料制备，材料端的突破将获得极大的市场价值。

图：按照禁带宽度排序的半导体材料

注：金刚石、氮化铝衬底/外延工艺难度大（气相法生长，每小时几微米，且尺寸仅毫米级）、成本高等问题，难进入功率器件领域。（Ref：H. Sheoran, et al., ACS Appl. Electron. Mater., 4, 2589, 2022）

氧化镓的应用场景广泛，主要集中于功率电子器件、光电器件、高频通信等领域。

日本FLOSFIA公司的氧化镓功率器件市场战略，来源：FLOSFIA

功率电子器件包括在新能源汽车和智能电网方面的应用，氧化镓基逆变器和充电桩可将车辆续航提升10%-20%，降低系统能耗；在高压输电设备中可减少能量损耗，提升电网稳定性。

光电器件方面可以用于日盲紫外探测器（250-300 nm波长），在军事、电力设备故障监测等领域具有不可替代。

高频通信方面能适配5G基站和卫星通信的高频、高温器件需求。

据预测，2030年全球氧化镓功率器件市场规模将达1542亿日元（约92.76亿元人民币），超过氮化镓，并逐步渗透至车载和工业电源市场。

全球功率器件市场和氧化镓功率器件市场规模（百万美元），来源：FLOSFIA

氧化镓衬底和外延环节位于功率器件的产业链上游。类比碳化硅产业链，价值集中于上游衬底和外延环节：1颗碳化硅器件的成本中，47%来自衬底，23%来自外延，衬底+外延共占70%。

随着氧化镓的成本进一步降低，衬底占比会比SiC小得多。

图：氧化镓的产业链

目前日本企业NCT已量产4英寸晶圆并计划2025年生产2万片/年，目标覆盖车载芯片替代，美国聚焦器件研发：通过创新器件结构（如垂直晶体管）推动产业化，并实施出口管制以限制技术扩散。

国内企业在材料制备领域已跻身全球第一梯队，如3月25日，镓仁半导体继发布全球首颗8英寸氧化镓单晶之后，又一次取得突破性进展，基于自主创新的氧化镓单晶生长技术与大尺寸衬底加工技术，成功制备了全球首款8英寸（200mm）氧化镓晶圆衬底。我国第四代半导体氧化镓晶圆衬底率先迈入8英寸时代，不仅填补了全球氧化镓产业空白，更标志着我国在该领域实现从跟跑到领跑的跨越。

镓仁半导体8英寸氧化镓单晶

富加镓业已实现6英寸厚单晶衬底制备，2024年9月，富加镓业打造的国内首条6英寸氧化镓单晶及外延片生长线在杭州富阳开工建设，预计2025年投入使用。

2024年上半年，铭镓半导体生产的半绝缘型(010)铁掺衬底和该衬底加导电型薄膜外延，已经超过了国际流行的25毫米x25毫米的尺寸，达到50毫米x50毫米尺寸，不仅可以稳定生产且累积了一定库存。导电型(001)锡掺衬底和该衬底加导电型薄膜外延，国际上可达到4英寸，而铭镓半导体已实现大尺寸衬底工艺突破，并将逐步稳定工艺供货。

铭镓（010）相氧化镓晶坯  图源官微

氧化镓凭借其颠覆性性能与成本优势，正从实验室迈向产业化爆发前夜。但其大尺寸单晶易开裂、散热能力弱（热导率仅0.27 W/cm·K）仍是核心难题，需开发新型封装材料和异质集成技术。需整合衬底、外延、器件环节，推动示范性应用（如快充、工业电源）以加速商业化。为推动行业发展，促进上下游交流，了解行业最新动态，艾邦半导体特为大家组建了第四代半导体氧化镓产业链交流群，期待您的加入。

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