第四代半导体材料新进展,未来十年有望直接与碳化硅竞争!概念股太稀缺,2股市盈率不到20倍
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据专家预测,氧化镓材料是最有可能在未来大放异彩的材料之一。
氧化镓领域研究取得重要进展据科技日报,日前在美国旧金山召开的第68届国际电子器件大会(IEEE IEDM)上,中国科大国家示范性微电子学院龙世兵教授课题组两篇关于氧化镓器件的研究论文(高功率氧化镓肖特基二极管和氧化镓光电探测器)被大会接收。
龙世兵课题组基于氧化镓异质PN结的前期研究基础,将异质结终端扩展结构成功应用于氧化镓肖特基二极管。该研究通过合理设计优化JTE区域的电荷浓度,确保不影响二极管正向特性的同时最大化削弱肖特基边缘电场,从而有效提高器件的耐压能力。
氧化镓材料应用场景有望扩大
氧化镓( Ga2O3 )是一种新型超宽禁带半导体材料,是第四代半导体材料之一。研究证明,以氧化镓材料所制作功率器件,相较于碳化硅和氮化镓所制成的产品,更加耐热且高效、成本更低、应用范围更广。业内普遍认为,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,各国的半导体企业都争先恐后布局,氧化镓正在逐渐成为半导体材料界一颗冉冉升起的新星。
据《中国电子报》,我国研究氧化镓的机构和高校较多,也取得了很多研究成果,有望在应用场景和需求量逐渐明确之后,进行科技成果转移。辐射探测传感器芯片、高功率和超大功率芯片是氧化镓两个主要方向,下游应用领域包括电力调节和配电系统中的高压整流器、电动汽车和光伏太阳能系统等。
中国科学院院士郝跃曾指出,氧化镓材料是最有可能在未来大放异彩的材料之一,在未来的10年左右,氧化镓器件有可能成为有竞争力的电力电子器件,会直接与碳化硅器件竞争。但氧化镓目前的研发进度还不够快,仍需不懈努力。
布局氧化镓业务的概念股稀缺
证券时报·数据宝统计,当前A股公司中涉及氧化镓业务的不到10家。今年前三季度,南大光电、中国西电、蓝晓科技、中航机电等净利润实现同比增长。 截至12月13日收盘,新湖中宝、中钢国际2只概念股滚动市盈率不到20倍。最新收盘价与年内高点相比,中航机电、中钢国际、南大光电等3股回撤幅度逾20%。
新湖中宝参股公司富加镓业专注于宽禁带半导体氧化镓材料的研发,已经初步建立了氧化镓单晶材料设计、热场模拟仿真、单晶生长、晶圆加工等全链路研发能力,推出2寸及以下规格的氧化镓UID(非故意掺杂)、导电型及绝缘型产品。
蓝晓科技为氧化铝企业提供拜耳母液提镓技术和运营服务,客户使用公司吸附分离技术所提取镓产品通常为4N(纯度99.99%以上,杂质总含量小于100ppm),销售给下游精镓企业。
南大光电在互动平台表示,公司三甲基镓产品可以作为生产氧化镓的原材料。
中航机电全资子公司川西机器建设的氮化镓联合实验室目前主要用于试验,未批量生产加工氮化镓。
中钢国际下属全资子公司中钢设备有限公司持有浙江制造基金合伙企业(有限合伙)20%份额,是有限合伙人,不参与基金的投资决策。该基金间接持股北京铭镓半导体科技有限公司,目标公司是国内率先专业从事第四代(超宽禁带)半导体氧化镓材料开发及应用产业化的高科技公司。
中国西电子公司西电电力持股陕西半导体先导技术中心,该中心有进行氧化镓、金刚石半导体、石墨烯、AIN等化合物半导体、化合物集成电路等创新性科研成果的转化。
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责编:周莎
校对:苏焕文
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第四代半导体上线,功耗更小、成本更低|36氪专访
随着2018年特斯拉采用碳化硅(SiC)、2020年小米在快充上使用氮化镓开始,第三代半导体经过三四十年的发展终于获得市场认可迎来发展机遇。此后,第三代半导体在新能源车、消费电子等领域快速发展开来,并逐渐从热门场景向更多拓展场景探索。
在第三代半导体发展得如火如荼之际,氧化镓、氮化铝、金刚石等第四代半导体材料也开始受到关注。其中,氧化镓( Ga2O3 )是被国际普遍关注并认可已开启产业化的第四代半导体材料。
氧化镓( Ga2O3 ) 在耐压、电流、功率、损耗等维度都有其优势,此前被用于光电领域的应用,直到2012年开始,业内对它更大的期待是用于功率器件,全球80%的研究单位都在朝着该方向发展。
日本在氧化镓研究上是最前沿的。2012年日本报道了第一颗氧化镓功率器件,2015年推出了高质量氧化镓单晶衬底、2016年推出了同质外延片,此后,基于氧化镓材料的器件研究成果开始爆发式出现。
我国氧化镓的研究则更集中于科研领域,产业化进程刚刚起步,但是进展飞速,今年我国科技部将氧化镓列入“十四五重点研发计划”,让第四代半导体获得更广泛关注。
一个材料产业的发展,需要材料、器件、模组、应用等多个环节形成完整循环。目前,第三代半导体材料已发展出完整的产业链,且向着成本不断降低的方向发展;而氧化镓则仍处于一个研究继续深入,产业化初步开始的阶段。
氧化镓想要获得产业发展,需要具备至少3个要素:一是材料成本降低,足以用于产业;二是衬底、外延、器件产业链发展完善;三是,出现示范性应用。
此前,氧化镓衬底主要采用导模法(EFG法)进行生产,由于EFG法需要在1800℃左右的高温、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,还不能污染晶体等特性的材料做坩埚,综合考虑性能和成本只有贵金属铱适合盛装氧化镓熔体。但一方面铱价格昂贵,价格是黄金的三倍,6英寸设备需要几公斤的铱,相当于一大块黄金,仅坩埚造价就超过600万,从大规模生产角度很难扩展设备数量,另一方面,铱只能依赖进口,给供应链带来很大风险。
值得关注的是,我国的深圳进化半导体,日本东北大学联合C&A公司都报道了无铱工艺,从关键材料端角度让低成本氧化镓成为可能,也推动整个产业链的发展进程。
本文,我们邀请了在专注于氧化镓材料的进化半导体公司CEO许照原,共同探讨第四代化合物半导体氧化镓的发展情况,正文将回答几个问题:
什么是氧化镓氧化镓材料研究走到哪一步距离产业链成熟还有多远一,什么是氧化镓?
36氪:第四代半导体材料氧化镓相关研究最早出现于什么时候?能否简单介绍一下什么是第四代半导体?
许照原:其实我们一般不提第四代这个叫法,而是超禁带半导体材料,这些材料相对冷门,我时常将它介绍成跟氮化镓、碳化硅竞争并存的一种材料,不过有越来越多的人喜欢叫“第四代”,确实比较醒目,容易引起关注。超禁带半导体分两个方向,一是超窄禁带,禁带宽度(指被束缚的价电子产生本征激发所需要的最小能量)在零点几电子伏特(eV),比超窄禁带更窄的材料便称为导体;二是超宽禁带,如禁带宽度在4.9eV的氧化镓,以及更高的金刚石、氮化铝等,当禁带宽度超过6.2eV,基本上就是绝缘体。目前来看,超禁带半导体将会是最后一代半导体,尤其是金刚石很早就被称为“终极半导体”。
日本的研究是产业化公司带头的,一开始就朝着主要向大尺寸、高品质、低成本等方向努力,所以率先做出产业化成果。2012年,日本信息通信研究机构(NICT)报道了全球第一个氧化镓功率器件,是一颗场效应晶体管(MESFET),此后不久又报道了肖特基势垒二极管(SBD),就像2001年英飞凌发行首个碳化硅二极管一样,在全世界范围内引起关注,由此给业界打开了氧化镓新应用的大门。2015年以后,日本NCT公司陆续推出高品质的氧化镓衬底和同质外延片,为科研院所提供了基础研究材料,直接结果是,从2015年开始,科研单位关于氧化镓的论文和报道开始爆发式增长,国际上开始了氧化镓领域的疯狂竞赛。
国内对氧化镓研究其实也开始得非常早,2000年左右,我国就有单位开展相关研究了。近年来,科研院所在努力深入地探究氧化镓材料的各种特性,需要更丰富的材料来开展研究,而产业界规模化应用则需要大尺寸材料产品来提高效率并降低成本,所以氧化镓材料的国产化、低成本化呼声越来越高。一直以来我国的研究进展集中在科研机构,产业化进程比日本要缓慢,但是比美国要快得多。
到2019年,在中国半导体事业奠基人黄昆先生诞辰一百周年纪念日上,几十位院士、数百位专家共同定义了超禁带半导体,也称为第四代半导体,并以大规模实现产业应用为判定标准。目前,第三代半导体其实是指宽禁带半导体,包括碳化硅(SIC)和氮化镓(GaN)这两种禁带宽度超过3eV的材料,刚刚开始大规模应用。而第四代半导体中的超宽禁带指的是氧化镓(Ga2O3)、金刚石(Diamond) 、氮化铝(AlN) ,这些材料中只有氧化镓已经实现大尺寸突破(6英寸),预计未来3-5年可以实现大规模应用,由日本引领风潮。
36氪:第三代半导体材料已经开始迈向降低成本的阶段,而氧化镓产业链并不成熟,二者相比,氧化镓有何材料特性和优势?
市场对第三代半导体寄予厚望,是因为他们性能较好,耐高压,可用于高功率场景,且功率损耗低,具备节能优势。氧化镓成本低、节能的优点更为突出。
碳化硅相比硅基器件,其功率损耗是硅基的七分之一,节能效果很好,而氧化镓功率损耗是碳化硅的七分之一,也就是硅基器件的1/49,即2%,可以说是超大幅度节能;碳化硅常被用作功率器件,在新能源汽车上发挥节电效果,当散热较小时,可以优化散热系统,变得轻便而便宜;目前市场常用的有铜、金银等贵金属,而更好一些的材料,如石墨烯、氮化铝、金刚石等,散热效果更好,具备优化散热系统潜力;
从生长角度看,氧化镓成本很低,是唯一一个可以用熔体法生长的宽禁带半导体材料,其6寸衬底成本三五年内就可以降到1000-1500人民币,大规模生产后可以降到300元,而同样尺寸的碳化硅衬底成本大概在4000-5000元,售价超过7000元,这中间有一个巨大的成本差。
氧化镓生成晶圆衬底的速度很快,氧化镓可以采用熔体法,有些类似把筷子插进蜂蜜,再把筷子拽出来,这就已经形成了一单晶了,一个小时生长2厘米,是其他材料长速的近100倍。而在通过类似雪先融化成水、再结成冰的熔体法生成的晶体质量非常好,而气体分子沉积成晶体的过程是很慢的,品质也很难提高。
36氪:氧化镓材料可以被用于什么产品?
许照原:半导体材料的禁带越宽,需要的激活能越大,才能将电子从一个束缚的电子变成自由电子,它对波长比较长的光吸收量很少,氧化镓响应波长250~300nm,因此可以用于探测日盲紫外光, 目前这个方向受到科研人员的广泛肯定。不过我们团队还是更熟悉功率应用,光电应用就期待其他团队来努力了。
日盲紫外波段的光线无法透过大气层,会被大气层直接吸收。一旦在大气层中探测到这种光线,那么它要么来源于闪电,要么来源于导弹,要么来源于战斗机,可以用该材料当作军用光线探测器。 此外,在电站、加油站等场景,故障早期出现电晕放电情况时也会发出这种紫外的光,如果状况继续恶化的,它就开始发热并变成红外的光,相当于可以用氧化镓防患于未然,不过能用做这种探测的材料还蛮多的,比如氮化铝、碳化硅,氧化镓在这个应用可能还需要进一步证明它的不可取代性,不像功率领域这么简单明了。
业界对氧化镓的的开发更多还是在功率器件上,基本上80%的研究单位都在朝着功率器件的方向发展。
36氪:氧化镓具备什么材料特性,让它具备用于功率器件的潜力?
许照原:市场对于功率更高、损耗更低、成本更低、性能更好的器件的追求是永无止尽的。
功率半导体最看重的是击穿场强、导通电阻、迁移率、介电常数等参数,禁带宽度更宽的材料,天然具有更耐高温、耐辐射、耐高压、导通电阻低的特点。氧化镓的禁带宽度为4.9eV,而氮化镓为3.39eV,碳化硅为3.2eV,硅为1.1eV;在耐压能力上,氧化镓、氮化镓、碳化硅、硅的击穿场分别为8、3.3、2.5、0.3MV/cm;在评估材料特性的巴利加优值BFOM上,氧化镓、氮化镓、碳化硅、硅分别为3440、536、344、1,数值越大,导通特性就越好;不过在散热率上,氧化镓的热导率仅0.27w/cm·k,要低于氮化镓(2.1 w/cm·k)、碳化硅(2.7 w/cm·k)、硅(1.2 w/cm·k),现在工业界通过封装已经搞定散热,效果很好,所以现在基本上行里人也没有人再提热导率的事儿了。
二、氧化镓材料研究走到哪一步?
36氪:目前全球氧化镓材料研究走到了哪个进度?
许照原:这个材料特别难,直到现在,全球仅日本实现了量产。因为这个材料熔点高,1800度,还需要有氧环境,单独实现某一个还好,比如高温,碳化硅需要2300度高温,也能很好实现,但是有氧就不好办了,整个技术体系都要更换,设备要改,热场要改,保温材料,加热材料,坩埚材料,全都要换,重新摸索。那研发这个材料就需要很强的设备能力,也需要长晶基础,熟悉各种长晶工艺,再用极大的耐心去实验。
日本将氧化镓的衬底、外延、器件全都研究了一遍,并且已经实现了6英寸衬底和6英寸同质外延,这什么意思呢,就是不到十年的时间,已经追上了碳化硅四十年的进度,这就是熔体法带来的好处。他们很早就验证出这个材料在功率领域很好用,此后更多的人觉得这个材料挺好的,开始大规模采购日本的材料,一起在器件端探索,开发出新的更好规格的器件。目前,日本有两家氧化镓公司,都是从材料做到器件的IDM企业,一家公司融资了11轮,但未向市场售卖材料和器件;另一家日本公司NCT在全球市场占有率接近100%,供给了市面上几乎所有的氧化镓材料,他们用的是导模法,也就是用铱的,未来几年很快就要被淘汰掉,所以我猜他们肯定也在谋求新技术路线。他们的外延是做得最好的,领先我国很多。
在一些特定领域里,我们看到的报道是说日本已经与客户完成了初步验证,效果很好,计划从小规模实验准备转入量产阶段,预计在2023年量产。
现在大家都只知道他们用在工业,但是不知道到底在哪个场景用的,也没办法去推算特定的规格来进行同步定制的开发。只有等到它真正批量应用之后,我们才能看到它还有这样的市场,再去追随跟进了。
36氪:化合物半导体研发有什么研究难点?
许照原:材料研发本身就很难。化合物半导体涉及到物理、化学、材料学,器件端仿真等各个领域,且只能通过实验研究,需要大量经验和积累。而新材料没有现成设备,没有合适的研发环境,要重新研发装备,建设研发环境,从零干起,难度非常大,相当于为了做一份仅知道物理特性的食物,要新建厨房,把水电气做好,保证能用还安全,再琢磨用什么方法才能把菜做出来,再根据这个方法自行开发配套的厨具,实际上到最后的长晶工艺开发环节已经是最简单的了。这里面还涉及各种材料的选择、搭配,需要对不同材料在各种温度下的变化了如指掌,才可以更好地生长。
全球科技巨头在国内建了很多的芯片厂,但从不建材料厂,因为材料端的内容非常核心,且很难通过专利保护,它类似某种炒菜手法,国外厂商不会把配方、火候等要素放到别国。目前,全世界在材料端做得最好的公司在日本。
有些材料研发起步相对容易,像宽禁带材料中的金刚石,可以通过模仿它在大自然中的形成条件,去摸索生成方法,但氧化镓在自然界中并不存在,也就无从模仿,只能像炼金术一样摸索。
不过,它的产业化就相对简单。因为作为宽禁带材料,氧化镓的芯片制造过程抗干扰能力很强,可以用GaN的现成芯片产线就可以制造氧化镓器件。实际上,国际上几乎所有的研发单位都是有GaN基础,从GaN转过来的,不用新建实验环境,直接就在之前的设备上就能做氧化镓开发。看报道,最近英国一个高校买了一台氧化镓外延设备,并预计未来几个月就可以推出第一批氧化镓器件,就是因为有现成的设备可以用。
36氪:品质提升有哪些问题要解决?
许照原:一方面是材料端要提纯,再一个就是生产条件的处理和控制,包括腔室的处理,在生产过程中载气的控制等。高温环境下,温度梯度很难控制。且腔体中通常有多种材料,不同材料在高温下也会释放一些物质。如为保持温度,腔体中还需要一些保温材料,这些材料在高温下也会发生变化,难以控制在一个较好状态,因此材料熔化容易,制造单晶晶体就难;在腔体中形成底下热、上面稍冷、中间不冷不热的临界状态是真的很难。
36氪:如何评价氧化镓材料的质量?
许照原:氧化镓材料有几个特定的评估标准。一是通过X光检测XRD测晶体质量,数据越小品质越高;其次看是不是完整单晶;三是缺陷密度,有条件可以测下腐蚀坑;我们前期对自己的材料和国外的材料做了大量的分析测试,再结合长晶工艺,每一个技术条件的变化会产生什么样的结果,我们有了很细致的研究,因此我们进化半导体才能进展如此迅速,可以说在材料性质、缺陷抑制、工艺优化等方面的认知上,我们是国内领先的。
36氪:氧化镓器件类公司在发展过程中有何难点?
许照原:器件端现在其实最稀缺的资源是产线,现在国内还没有任何一条供器件公司使用的氧化镓器件工艺线。我们公司是做材料的,设备能自己研发,成本很低,就几十万,但器件端的生产设备,很成熟的一些设备全套下来可能要五千万甚至要上亿。
36氪:氧化镓器件公司可以利用现有硅产线进行生产?
许照原:它可以利用现有的功率半导体产线,比如说硅基IGBT、做LED的氮化镓、做碳化硅的产线都可以改,氧化镓是特别稳定的一种材料,它很少会受到其他材料的干扰。它只在生长中容易受到干扰,在应用中反而还好一些。
产线改造难度不大, 只要工厂愿意改。目前,我们主要找一些类似于半研发机构的合作伙伴,它不依靠于这条产线赚钱,主要用这条产线摸索工艺,做一些开发,它有意愿开辟一些新方向,我们就告诉他怎么改产线,需要哪些环节,用什么样的参数,我的工艺都可以实现。后面,我们再把产品给他,他们可以开放给全部有兴趣做氧化镓器件的团队,我们也有器件研发人员,大家可以一起去做开发,把氧化镓产业链越做越完善。
三、距离产业链成熟还有多远?
36氪:国内研究氧化镓的科研院所和企业多吗?
许照原:国内半导体很多领域技术储备都是有的,但是产业化做得不够好,化合物半导体产品几乎全部是卡脖子领域,且产业化很难,需要具备资深背景的业内专家、大企业技术带头人才能更好实现产业化。
我们目前看到的情况是,进行氧化镓研究的高校和科研院所还挺多的,不过做衬底的研究团队相对要少,创业企业就是非常少,因为做材料是投入大、周期长、门槛高的环节,几乎没有技术积累的企业,是很难做出成果的,一般是需要国家在前期进行课题经费支持。国内氧化镓材料以中电科四十六所、山东大学、深圳进化半导体、中科院上海光机所、北京镓族科技、杭州富加镓业等单位为主力。
36氪:氧化镓有衬底、外延、器件三个产品种类,企业一般是只研发其中一种,还是都研发?
许照原:理论上只研发某一个环节就够了,以碳化硅领域为例,做衬底的有山东天岳、天科合达、河北同光、山西烁科晶体等,他们基本上只做衬底也就够了;外延端比如说瀚天天成、东莞天域等等,只做外延;器件端的就是泰科天润、绿能芯创这些公司,甚至还有一类的是器件制造公司专门给其他人代工叫Foundry,下面还有叫器件设计公司Fabless,自己不建厂,别人有工厂后,我开发的器件让他生产。
化合物半导体行业规律是,合-分-合。刚开始新材料出现,没人验证好坏,只能自己从衬底到外延到器件都干了,验证材料是好材料,然后出现每个环节的优势团队,行业越成熟,环节就会越细分、专业。但是最后又会逐渐整合,因为化合物半导体中都是know how(技术机密)为主,不像集成电路以IP(知识产权)为主,所以为了保护技术机密,保证产业链供应,优势企业就开始并购,把各个环节补全,像日本罗姆,欧洲的意法半导体,都是典型代表。现在第三代半导体仍处于野蛮生长状态,有的人我能干的全干了比如Cree(现在叫Wolfspeed),有的人只干一个环节也能生存得很好,不需要全产业链都干。
但现在氧化镓还没有分化出来,一个公司必须从头干到尾。 新材料企业在发展上会有这样的困境,这对团队的要求很高,得有研发能力,有足够的资源整合能力,还要有足够的钱,扛到这个材料火起来。
36氪:到目前为止,大多数从业者的关注点还在第三代半导体上,您认为第四代半导体何时会获得关注?
许照原:对一个产业链来说,必须具备全部环节,才能有好的协同 。如果要真正地从应用、需求端把整个产业链带起来,就要有好的器件,有示范性应用,如特斯拉在Model 3上用碳化硅,小米在快充上用氮化镓。如果有一天氧化镓做出来很好的规格,你可能发现在比如说有没有哪个领域,用氧化镓便宜、性能好、没有安全隐患,那第四代半导体的时代就到来了。
示范性应用起来后,大家觉得市场端没问题,就会开始批量生产。而批量生产的一个基础在于,供应链上游要供得上。器件制造的供应链是外延,外延的供应链是衬底,我们尽量从材料出发,团结更多的产业链公司和单位,共同促进氧化镓产业化。
我们预计明年会出现一个真正杀手级的应用,最早可能出现在日本。我们认为,氧化镓的产业链马上要成熟了,有市场的未来和前景。
36氪:在您看来,氧化镓最早会在哪个领域落地?在此之前整个产业需要具备哪些条件?
许照原:我们认为最早可能会出现在快充和工业电源上。它的市场门槛比较低,不像汽车,可能需要拿很多资质。这些领域(快充和工业电源)属于你的性能ok、成本够低,就能用,且他们对可靠性有需求,而氧化镓的可靠性天然非常好。
汽车会是它未来的爆发点,但不会是率先应用。其实和碳化硅一样,碳化硅最早是用在光伏逆变器、工业电源,直到特斯拉用到车上,它才爆起来。所以行里话叫,“碳化硅摸着石头过河,氧化镓摸着碳化硅过河” ,碳化硅发展了40年,氧化镓用了不到10年的工夫就已经发展到了接近于碳化硅发展35年左右的进度。
36氪:第四代半导体材料会第三代存在合作可能吗?
许照原:会合作的。氧化镓和GaN的晶格失配很小,可以在氮化镓上长高品质的氧化镓外延层,有很多团队都在做这方面工作,也报道了非常漂亮的成果,只要氧化镓成本降下来,有成为继Si和蓝宝石以后的第三种平台型衬底材料的潜力,相当于可以借着氮化镓发展,这是一个可以合作的点,但会和碳化硅有一定的竞争,都在力争挑战硅基器件的传统地位。
36氪:现在,第四代半导体氧化镓产业有何发展突破吗?
许照原:氧化镓的材料制备刚刚实现突破。 如果我们把做器件、做应用比作炒饭,那前提是你得有米,之前这个米想把它种出来都非常困难,也就没办法大规模应用。目前一个比较大的突破是,我们找到了低成本制造氧化镓材料的可能。
目前,市面上主流的能制备单晶材料的方法有导模法(EFG法)、提拉法、焰熔法、浮区法等,其中,EFG法是当前唯一能制造大尺寸氧化镓衬底的工艺,已经有单位能根据该方法制造出6英寸的样品。几乎供应了全球100%的氧化镓衬底的日本NCT公司,采用的便是EFG法。
不过,EFG法需要在接近1800℃的高温、含氧环境下进行晶体生长,对盛放熔体的坩埚要求很高,需要耐高温、耐氧,还不能污染晶体等特性的材料,目前性能和成本比较合适的只有贵金属铱,但铱非常昂贵。
业内一直期待无铱工艺的出现。我们2021年06月就在业内介绍了无铱法制备氧化镓方法。2022年04月,日本东北大学联合C&A公司也报道了无铱工艺的2英寸衬底,看介绍跟我们多种无铱技术路线中的一条异曲同工,能把价格做到跟硅和蓝宝石接近的价格。总之这种技术意味着,低成本氧化镓进入市场已经具备可能。
36氪:那进化半导体的技术积累是什么?
许照原 :我们的技术团队是非常资深,有一位核心成员是化合物半导体材料专家,掌握很多技术,填补了多个半导体材料的国内空白,氧化镓产业化领域我觉得他应该是最权威的吧。他从2014年就开始搞氧化镓,2016年国内最早做出来2寸氧化镓,2018年国内最早做出4寸氧化镓,也是国内唯一做出来4寸的,到目前为止还是国内的记录保持者,在各种文献中看提到我国做出4英寸氧化镓材料的,那其实就是他,只是不提他名字而已。2017年他牵头撰写了国内氧化镓唯一的行业标准,所以他在行业内还是很权威的。
他有这么多年的刻苦钻研,上千次实验,对氧化镓里里外外都琢磨通透了,才能开发出我们创新的无铱工艺,现在我们已经做出来了5寸材料,正在向更大尺寸研发。想有创新,就必须要经过这么多种材料,这么多工艺,这么多次实验的折磨才能突破,做材料没有抖机灵成功的,没有晶体经验就说自己能做的,要么是骗子,要么是小偷,要知道,上千次实验在晶体领域是很惊人的,因为每次升温降温至少要一两天,几乎每一两天就要通宵,做晶体材料非常辛苦。
36氪:进化半导体位于氧化镓产业链的哪一环?
许照原 :我们现在最擅长的是做材料。在整个化合物半导体产业链里,最稀缺的是材料——价值最高,壁垒最高。材料是基础科学,它不是一种能模仿来的技术环节,必须对它的机理有足够的了解,有足够的实验形成know how,然后去做出来。
此外,化合物产品成本上,有一半来自衬底,20%~30%来源于外延,剩下是晶圆的制造和封装测试等环节。晶圆制造投资大且难,但相应带来的价值却没有那么高。
不过 ,目前由于整个产业链尚未成熟,也并未出现一个示范性的应用,大部分公司还处于将信将疑或观望态度,不会 主动试产器件,所以我们现在是前期也在联合合作伙伴努力打通衬底、外延、器件三个环节,让大家看到这确实是好东西,等下游市场起来后,我们再继续努力降低材料价格,提供充足的高品质基础材料,让愿意去做快充的做快充,做新能源车逆变器的去做逆变器,做光伏的的去做光伏。
36氪:目前进化半导体的氧化镓材料研究走到了哪一步?
许照原 :公司成立不到一年,我们已经研发了6寸的无铱法长晶设备,应该也是国内首台6英寸氧化镓专用设备。我们正在开发6英寸的氧化镓材料,今年应该可以实现2英寸材料的小批量供应。目前阶段,我们是国内新记录的创造者和保持者(5英寸),我们也努力研发,加强技术优势。等我们做出来6寸了,也会给业界更大的信心。
我们已经跟客户沟通了所需产品规格,计划第一步是先满足客户需求,实现送样和小批量供应,同时继续做更大尺寸材料的研发,为大规模产业应用做好准备,商务和研发两条腿走路。
36氪:按目前的研发进度看,公司材料何时能在产品中真正试用,离成品阶段还有多久?
许照原 :我们研发还是比较顺利的,今年下半年就会开始供应衬底,从小尺寸开始卖。现在下游需要的用小尺寸材料做开发,而非用大尺寸做量产,我们要适应客户的需求。
我们已经拿到了多家客户的产品规格要求,7月份就可以开始送样,跟客户合作改进产品,等规格稳定后,就开始大规模量产。我们为大家供给充足的原材料。他们向日本公司购买会有货期长、价格贵的缺点;我们一方面产品价格更便宜,二是可以配合客户需求做参数调整,有了客户第一手进度信息,我们也可以很好地做产能规划,提前进行相关的扩产准备。
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什么是第三代半导?
第三代半导体产业。首先,半导体产业对所使用材料的纯度和复杂性有极致的要求,因此材料在半导体产业中扮演了举足轻重的角色,半导体材料的水平是衡量一个国家精...