填補(bǔ)半導(dǎo)體材料國產(chǎn)短板,「鎵族科技」利用新的基礎(chǔ)設(shè)施破浪而出
消費(fèi)市場(chǎng)的不斷升級(jí)和科技創(chuàng)新的快速發(fā)展,催生了 5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等 "新的基礎(chǔ)設(shè)施" 上下游產(chǎn)業(yè),半導(dǎo)體市場(chǎng)也迎來了巨大的發(fā)展機(jī)遇。
以氮化鎵(Gan) 和碳化硅(SiC) 為代表的第三代半導(dǎo)體和以氧化鎵(Ga2O3) 和金剛石(金剛石)為代表的第四代半導(dǎo)體材料作為支撐 "新基礎(chǔ)設(shè)施" 的核心材料,近年來受到越來越多的關(guān)注。
與第一代和第二代半導(dǎo)體材料不同,第三代半導(dǎo)體材料具有頻率高、效率高、功率大、耐高壓、耐高溫、耐輻射等特點(diǎn),在 5G、新能源、消費(fèi)電子、航空航天等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。
第四代半導(dǎo)體材料體積小、能耗低、功能強(qiáng),可在惡劣的環(huán)境條件下更好地應(yīng)用于光電器件和電力電子器件。近年來氧化鎵晶體生長(zhǎng)技術(shù)的突破性進(jìn)展極大地推動(dòng)了太陽能盲紫外光電子器件和大功率電力電子器件的研究,對(duì)人民生活和國防具有重大的戰(zhàn)略意義。
不幸的是,盡管市場(chǎng)需求明顯,但中國逾 2 / 3 的半導(dǎo)體產(chǎn)品完全依賴進(jìn)口,尤其是在高端地區(qū),貿(mào)易壁壘更為嚴(yán)重。如何解決半導(dǎo)體材料的 "頸部危機(jī)",影響到許多中國人的心。
在日本攻讀碩士學(xué)位回國的陳委員是其中一位感動(dòng)的人。在他出國留學(xué)期間,陳委員的研究方向是氧化鎵,日本是世界上第三代和第四代半導(dǎo)體材料開始研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)先國家之一。
這一獨(dú)特的經(jīng)歷導(dǎo)致陳委員決定致力于新一代超寬帶隙半導(dǎo)體氧化鎵材料的生產(chǎn)、學(xué)習(xí)和研究。
2017 年底,北京鎵技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱鎵技術(shù))正式成立。作為國內(nèi)第一家專業(yè)從事第四代(超寬帶隙)半導(dǎo)體氧化鎵材料開發(fā)和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的高科技公司,鎵技術(shù)致力于開發(fā)和生產(chǎn)新型超寬帶隙半導(dǎo)體材料高質(zhì)量單晶和外延襯底、高靈敏度日盲紫外探測(cè)器、高頻大功率器件。
陳委員說,氧化鎵作為一種具有獨(dú)特光電和功率特性的超寬禁帶半導(dǎo)體材料,近年來已成為繼硅之后的電力電子器件領(lǐng)域最有前途的材料。
他指出,目前市場(chǎng)上半導(dǎo)體材料的使用有三大難點(diǎn):" 首先,由于硅功率器件轉(zhuǎn)換效率低,功率損耗大;目前,在≤1700V 的中、低壓市場(chǎng)上,硅基實(shí)施困難,碳化硅和氮化鎵成本高;最重要的是,在目前的超高電壓市場(chǎng)上,沒有合適的材料可用于超高壓功率器件。
鎵技術(shù)開發(fā)了基于氧化鎵的太陽能盲紫外探測(cè)器分立器件和陣列成像器件,為深紫外光電器件提供了很好的解決方案,能夠支持非常弱的火焰和極弱的電弧實(shí)時(shí)檢測(cè),并引入了一個(gè)系統(tǒng)模塊。
基于氧化鎵的肖特基二極管是最早介入市場(chǎng)的氧化鎵電力電子器件之一。鎵家族和合作單位已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 1000 V 耐壓肖特基二極管模型的制造,并實(shí)現(xiàn)了 5000 V 耐壓 MOSFET 模型的制造。
陳政委透露,鎵技術(shù)目前已申請(qǐng) 40 多項(xiàng)專利,完成了試點(diǎn)行業(yè)的技術(shù)、人員、硬件、軟件等初步準(zhǔn)備工作。
公司擁有廠房面積 1500 平方米,涵蓋一條完整的工業(yè)試驗(yàn)生產(chǎn)線,具有研發(fā)和小批量生產(chǎn)能力,初步建成氧化單晶基材、氧化鎵異質(zhì) / 均相外延襯底生產(chǎn)和研發(fā)平臺(tái)。今后,將改進(jìn)六個(gè)平臺(tái),如晶體生長(zhǎng)、晶體加工、外延膜性能測(cè)試、微納米加工、聯(lián)合研究與開發(fā)。
鎵技術(shù)擁有員工 30 人,占技術(shù)人員的 85%,其核心團(tuán)隊(duì)成員是美國、日本、德國留學(xué)博士或清華大學(xué)、南開大學(xué)等國內(nèi)著名大學(xué)博士。陳光誠本人是日本佐賀大學(xué)九州同步光輻射中心的博士。他在半導(dǎo)體器件研究方面有長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
目前,鎵技術(shù)主要面向 B 方市場(chǎng),采用直銷方式。在國內(nèi)市場(chǎng)上,鎵科技服務(wù)客戶主要是高校,迄今已為國內(nèi) 30 多所知名高校服務(wù),包括中國科技大學(xué)、南方科技大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等。
在 2019 年,鎵技術(shù)開始向工業(yè)公司開放服務(wù)。現(xiàn)在,它已經(jīng)為 100 多家從事氧化鎵后端設(shè)備開發(fā)的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)客戶提供了上游物質(zhì)支持,如中國電氣科技公司、中國航空航天公司、國家電網(wǎng)公司、索斯克技術(shù)公司等。
在國際市場(chǎng)上,美國、新加坡、韓國和一些歐洲國家,也有大量的需求使用。然而,由于氧化鎵的生產(chǎn)和能源不足,國內(nèi)市場(chǎng)仍處于供需不平衡的狀態(tài)。鎵技術(shù)目前只向國際市場(chǎng)提供樣品設(shè)備。在彌補(bǔ)國內(nèi)市場(chǎng)差距的基礎(chǔ)上,Gallium 科技計(jì)劃明年推出國際市場(chǎng),該公司的目標(biāo)是到 2021 年實(shí)現(xiàn)收支平衡。
近年來,在 "新基礎(chǔ)設(shè)施" 和國內(nèi)替代需求強(qiáng)勁的推動(dòng)下,國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的上下游廠商迎來了一個(gè)發(fā)展的窗口期。最近,一些半導(dǎo)體企業(yè)獲得了資金支持,科技創(chuàng)新委員會(huì)的首次公開募股(IPO) 也實(shí)現(xiàn)了。
由于第三代和第四代半導(dǎo)體加工生產(chǎn)線設(shè)備要求較低,國內(nèi)企業(yè)與國外領(lǐng)先半導(dǎo)體的差距小于第一代和第二代半導(dǎo)體,國內(nèi)企業(yè)有繞行超車的機(jī)會(huì),因此細(xì)分領(lǐng)域的龍頭企業(yè)值得關(guān)注。
2017 年 12 月,Gallium 科技公司得到了北京三鑫創(chuàng)業(yè)轉(zhuǎn)化投資基金提供的 2000 萬元的天使式投資,并繼續(xù)受到資金的關(guān)注。陳政委透露,鎵技術(shù)即將完成新一輪 A 前融資,資金將主要用于生產(chǎn)線建設(shè)、人員成本、運(yùn)營和辦公、營銷、消耗品能源等方面。
今后,鎵技術(shù)將繼續(xù)擴(kuò)大氧化鎵光電系統(tǒng)的生產(chǎn)、研究和開發(fā)能力,建立完整的產(chǎn)業(yè)鏈,為不同的客戶需求提供合理的解決方案和產(chǎn)品。對(duì)于鎵技術(shù)的最新發(fā)展,企業(yè)家國家將繼續(xù)關(guān)注。
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