隨著2018年特斯拉采用碳化硅（SiC）、2020年小米在快充上使用氮化鎵開始，第三代半導(dǎo)體經(jīng)過三四十年的發(fā)展終于獲得市場認(rèn)可迎來發(fā)展機(jī)遇。此后，第三代半導(dǎo)體在新能源車、消費(fèi)電子等領(lǐng)域快速發(fā)展開來，并逐漸從熱門場景向更多拓展場景探索。

在第三代半導(dǎo)體發(fā)展得如火如荼之際，氧化鎵、氮化鋁、金剛石等第四代半導(dǎo)體材料也開始受到關(guān)注。其中，氧化鎵( Ga2O3 )是被國際普遍關(guān)注并認(rèn)可已開啟產(chǎn)業(yè)化的第四代半導(dǎo)體材料。

氧化鎵( Ga2O3 ) 在耐壓、電流、功率、損耗等維度都有其優(yōu)勢，此前被用于光電領(lǐng)域的應(yīng)用，直到2012年開始，業(yè)內(nèi)對它更大的期待是用于功率器件，全球80%的研究單位都在朝著該方向發(fā)展。

日本在氧化鎵研究上是最前沿的。2012年日本報(bào)道了第一顆氧化鎵功率器件，2015年推出了高質(zhì)量氧化鎵單晶襯底、2016年推出了同質(zhì)外延片，此后，基于氧化鎵材料的器件研究成果開始爆發(fā)式出現(xiàn)。

我國氧化鎵的研究則更集中于科研領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程剛剛起步，但是進(jìn)展飛速，今年我國科技部將氧化鎵列入“十四五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”，讓第四代半導(dǎo)體獲得更廣泛關(guān)注。

一個(gè)材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要材料、器件、模組、應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)形成完整循環(huán)。目前，第三代半導(dǎo)體材料已發(fā)展出完整的產(chǎn)業(yè)鏈，且向著成本不斷降低的方向發(fā)展；而氧化鎵則仍處于一個(gè)研究繼續(xù)深入，產(chǎn)業(yè)化初步開始的階段。

氧化鎵想要獲得產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要具備至少3個(gè)要素：一是材料成本降低，足以用于產(chǎn)業(yè)；二是襯底、外延、器件產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展完善；三是，出現(xiàn)示范性應(yīng)用。

此前，氧化鎵襯底主要采用導(dǎo)模法（EFG法）進(jìn)行生產(chǎn)，由于EFG法需要在1800℃左右的高溫、含氧環(huán)境下進(jìn)行晶體生長，對生長環(huán)境要求很高，需要耐高溫、耐氧，還不能污染晶體等特性的材料做坩堝，綜合考慮性能和成本只有貴金屬銥適合盛裝氧化鎵熔體。但一方面銥價(jià)格昂貴，價(jià)格是黃金的三倍，6英寸設(shè)備需要幾公斤的銥，相當(dāng)于一大塊黃金，僅坩堝造價(jià)就超過600萬，從大規(guī)模生產(chǎn)角度很難擴(kuò)展設(shè)備數(shù)量，另一方面，銥只能依賴進(jìn)口，給供應(yīng)鏈帶來很大風(fēng)險(xiǎn)。

值得關(guān)注的是，我國的深圳進(jìn)化半導(dǎo)體，日本東北大學(xué)聯(lián)合C&A公司都報(bào)道了無銥工藝，從關(guān)鍵材料端角度讓低成本氧化鎵成為可能，也推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展進(jìn)程。

本文，我們邀請了在專注于氧化鎵材料的進(jìn)化半導(dǎo)體公司CEO許照原，共同探討第四代化合物半導(dǎo)體氧化鎵的發(fā)展情況，正文將回答幾個(gè)問題：

什么是氧化鎵氧化鎵材料研究走到哪一步距離產(chǎn)業(yè)鏈成熟還有多遠(yuǎn)

一，什么是氧化鎵？

36氪：第四代半導(dǎo)體材料氧化鎵相關(guān)研究最早出現(xiàn)于什么時(shí)候？能否簡單介紹一下什么是第四代半導(dǎo)體？

許照原：其實(shí)我們一般不提第四代這個(gè)叫法，而是超禁帶半導(dǎo)體材料，這些材料相對冷門，我時(shí)常將它介紹成跟氮化鎵、碳化硅競爭并存的一種材料，不過有越來越多的人喜歡叫“第四代”，確實(shí)比較醒目，容易引起關(guān)注。超禁帶半導(dǎo)體分兩個(gè)方向，一是超窄禁帶，禁帶寬度（指被束縛的價(jià)電子產(chǎn)生本征激發(fā)所需要的最小能量）在零點(diǎn)幾電子伏特（eV），比超窄禁帶更窄的材料便稱為導(dǎo)體；二是超寬禁帶，如禁帶寬度在4.9eV的氧化鎵，以及更高的金剛石、氮化鋁等，當(dāng)禁帶寬度超過6.2eV，基本上就是絕緣體。目前來看，超禁帶半導(dǎo)體將會是最后一代半導(dǎo)體，尤其是金剛石很早就被稱為“終極半導(dǎo)體”。

日本的研究是產(chǎn)業(yè)化公司帶頭的，一開始就朝著主要向大尺寸、高品質(zhì)、低成本等方向努力，所以率先做出產(chǎn)業(yè)化成果。2012年，日本信息通信研究機(jī)構(gòu)（NICT）報(bào)道了全球第一個(gè)氧化鎵功率器件，是一顆場效應(yīng)晶體管（MESFET），此后不久又報(bào)道了肖特基勢壘二極管（SBD），就像2001年英飛凌發(fā)行首個(gè)碳化硅二極管一樣，在全世界范圍內(nèi)引起關(guān)注，由此給業(yè)界打開了氧化鎵新應(yīng)用的大門。2015年以后，日本NCT公司陸續(xù)推出高品質(zhì)的氧化鎵襯底和同質(zhì)外延片，為科研院所提供了基礎(chǔ)研究材料，直接結(jié)果是，從2015年開始，科研單位關(guān)于氧化鎵的論文和報(bào)道開始爆發(fā)式增長，國際上開始了氧化鎵領(lǐng)域的瘋狂競賽。

國內(nèi)對氧化鎵研究其實(shí)也開始得非常早，2000年左右，我國就有單位開展相關(guān)研究了。近年來，科研院所在努力深入地探究氧化鎵材料的各種特性，需要更豐富的材料來開展研究，而產(chǎn)業(yè)界規(guī)?；瘧?yīng)用則需要大尺寸材料產(chǎn)品來提高效率并降低成本，所以氧化鎵材料的國產(chǎn)化、低成本化呼聲越來越高。一直以來我國的研究進(jìn)展集中在科研機(jī)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程比日本要緩慢，但是比美國要快得多。

到2019年，在中國半導(dǎo)體事業(yè)奠基人黃昆先生誕辰一百周年紀(jì)念日上，幾十位院士、數(shù)百位專家共同定義了超禁帶半導(dǎo)體，也稱為第四代半導(dǎo)體，并以大規(guī)模實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用為判定標(biāo)準(zhǔn)。目前，第三代半導(dǎo)體其實(shí)是指寬禁帶半導(dǎo)體，包括碳化硅（SIC）和氮化鎵(GaN)這兩種禁帶寬度超過3eV的材料，剛剛開始大規(guī)模應(yīng)用。而第四代半導(dǎo)體中的超寬禁帶指的是氧化鎵（Ga2O3）、金剛石（Diamond） 、氮化鋁（AlN） ，這些材料中只有氧化鎵已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大尺寸突破（6英寸），預(yù)計(jì)未來3-5年可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，由日本引領(lǐng)風(fēng)潮。

36氪：第三代半導(dǎo)體材料已經(jīng)開始邁向降低成本的階段，而氧化鎵產(chǎn)業(yè)鏈并不成熟，二者相比，氧化鎵有何材料特性和優(yōu)勢？

市場對第三代半導(dǎo)體寄予厚望，是因?yàn)樗麄冃阅茌^好，耐高壓，可用于高功率場景，且功率損耗低，具備節(jié)能優(yōu)勢。氧化鎵成本低、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)更為突出。

碳化硅相比硅基器件，其功率損耗是硅基的七分之一，節(jié)能效果很好，而氧化鎵功率損耗是碳化硅的七分之一，也就是硅基器件的1/49，即2%，可以說是超大幅度節(jié)能；碳化硅常被用作功率器件，在新能源汽車上發(fā)揮節(jié)電效果，當(dāng)散熱較小時(shí)，可以優(yōu)化散熱系統(tǒng)，變得輕便而便宜；目前市場常用的有銅、金銀等貴金屬，而更好一些的材料，如石墨烯、氮化鋁、金剛石等，散熱效果更好，具備優(yōu)化散熱系統(tǒng)潛力；

從生長角度看，氧化鎵成本很低，是唯一一個(gè)可以用熔體法生長的寬禁帶半導(dǎo)體材料，其6寸襯底成本三五年內(nèi)就可以降到1000-1500人民幣，大規(guī)模生產(chǎn)后可以降到300元，而同樣尺寸的碳化硅襯底成本大概在4000-5000元，售價(jià)超過7000元，這中間有一個(gè)巨大的成本差。

氧化鎵生成晶圓襯底的速度很快，氧化鎵可以采用熔體法，有些類似把筷子插進(jìn)蜂蜜，再把筷子拽出來，這就已經(jīng)形成了一單晶了，一個(gè)小時(shí)生長2厘米，是其他材料長速的近100倍。而在通過類似雪先融化成水、再結(jié)成冰的熔體法生成的晶體質(zhì)量非常好，而氣體分子沉積成晶體的過程是很慢的，品質(zhì)也很難提高。

36氪：氧化鎵材料可以被用于什么產(chǎn)品？

許照原：半導(dǎo)體材料的禁帶越寬，需要的激活能越大，才能將電子從一個(gè)束縛的電子變成自由電子，它對波長比較長的光吸收量很少，氧化鎵響應(yīng)波長250~300nm，因此可以用于探測日盲紫外光，目前這個(gè)方向受到科研人員的廣泛肯定。不過我們團(tuán)隊(duì)還是更熟悉功率應(yīng)用，光電應(yīng)用就期待其他團(tuán)隊(duì)來努力了。

日盲紫外波段的光線無法透過大氣層，會被大氣層直接吸收。一旦在大氣層中探測到這種光線，那么它要么來源于閃電，要么來源于導(dǎo)彈，要么來源于戰(zhàn)斗機(jī)，可以用該材料當(dāng)作軍用光線探測器。此外，在電站、加油站等場景，故障早期出現(xiàn)電暈放電情況時(shí)也會發(fā)出這種紫外的光，如果狀況繼續(xù)惡化的，它就開始發(fā)熱并變成紅外的光，相當(dāng)于可以用氧化鎵防患于未然，不過能用做這種探測的材料還蠻多的，比如氮化鋁、碳化硅，氧化鎵在這個(gè)應(yīng)用可能還需要進(jìn)一步證明它的不可取代性，不像功率領(lǐng)域這么簡單明了。

業(yè)界對氧化鎵的的開發(fā)更多還是在功率器件上，基本上80%的研究單位都在朝著功率器件的方向發(fā)展。

36氪：氧化鎵具備什么材料特性，讓它具備用于功率器件的潛力？

許照原：市場對于功率更高、損耗更低、成本更低、性能更好的器件的追求是永無止盡的。

功率半導(dǎo)體最看重的是擊穿場強(qiáng)、導(dǎo)通電阻、遷移率、介電常數(shù)等參數(shù)，禁帶寬度更寬的材料，天然具有更耐高溫、耐輻射、耐高壓、導(dǎo)通電阻低的特點(diǎn)。氧化鎵的禁帶寬度為4.9eV，而氮化鎵為3.39eV，碳化硅為3.2eV，硅為1.1eV；在耐壓能力上，氧化鎵、氮化鎵、碳化硅、硅的擊穿場分別為8、3.3、2.5、0.3MV/cm；在評估材料特性的巴利加優(yōu)值BFOM上，氧化鎵、氮化鎵、碳化硅、硅分別為3440、536、344、1，數(shù)值越大，導(dǎo)通特性就越好；不過在散熱率上，氧化鎵的熱導(dǎo)率僅0.27w/cm·k，要低于氮化鎵（2.1 w/cm·k）、碳化硅（2.7 w/cm·k）、硅（1.2 w/cm·k），現(xiàn)在工業(yè)界通過封裝已經(jīng)搞定散熱，效果很好，所以現(xiàn)在基本上行里人也沒有人再提熱導(dǎo)率的事兒了。

二、氧化鎵材料研究走到哪一步？

36氪：目前全球氧化鎵材料研究走到了哪個(gè)進(jìn)度？

許照原：這個(gè)材料特別難，直到現(xiàn)在，全球僅日本實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。因?yàn)檫@個(gè)材料熔點(diǎn)高，1800度，還需要有氧環(huán)境，單獨(dú)實(shí)現(xiàn)某一個(gè)還好，比如高溫，碳化硅需要2300度高溫，也能很好實(shí)現(xiàn)，但是有氧就不好辦了，整個(gè)技術(shù)體系都要更換，設(shè)備要改，熱場要改，保溫材料，加熱材料，坩堝材料，全都要換，重新摸索。那研發(fā)這個(gè)材料就需要很強(qiáng)的設(shè)備能力，也需要長晶基礎(chǔ)，熟悉各種長晶工藝，再用極大的耐心去實(shí)驗(yàn)。

日本將氧化鎵的襯底、外延、器件全都研究了一遍，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了6英寸襯底和6英寸同質(zhì)外延，這什么意思呢，就是不到十年的時(shí)間，已經(jīng)追上了碳化硅四十年的進(jìn)度，這就是熔體法帶來的好處。他們很早就驗(yàn)證出這個(gè)材料在功率領(lǐng)域很好用，此后更多的人覺得這個(gè)材料挺好的，開始大規(guī)模采購日本的材料，一起在器件端探索，開發(fā)出新的更好規(guī)格的器件。目前，日本有兩家氧化鎵公司，都是從材料做到器件的IDM企業(yè)，一家公司融資了11輪，但未向市場售賣材料和器件；另一家日本公司NCT在全球市場占有率接近100%，供給了市面上幾乎所有的氧化鎵材料，他們用的是導(dǎo)模法，也就是用銥的，未來幾年很快就要被淘汰掉，所以我猜他們肯定也在謀求新技術(shù)路線。他們的外延是做得最好的，領(lǐng)先我國很多。

在一些特定領(lǐng)域里，我們看到的報(bào)道是說日本已經(jīng)與客戶完成了初步驗(yàn)證，效果很好，計(jì)劃從小規(guī)模實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備轉(zhuǎn)入量產(chǎn)階段，預(yù)計(jì)在2023年量產(chǎn)。

現(xiàn)在大家都只知道他們用在工業(yè)，但是不知道到底在哪個(gè)場景用的，也沒辦法去推算特定的規(guī)格來進(jìn)行同步定制的開發(fā)。只有等到它真正批量應(yīng)用之后，我們才能看到它還有這樣的市場，再去追隨跟進(jìn)了。

36氪：化合物半導(dǎo)體研發(fā)有什么研究難點(diǎn)？

許照原：材料研發(fā)本身就很難?；衔锇雽?dǎo)體涉及到物理、化學(xué)、材料學(xué)，器件端仿真等各個(gè)領(lǐng)域，且只能通過實(shí)驗(yàn)研究，需要大量經(jīng)驗(yàn)和積累。而新材料沒有現(xiàn)成設(shè)備，沒有合適的研發(fā)環(huán)境，要重新研發(fā)裝備，建設(shè)研發(fā)環(huán)境，從零干起，難度非常大，相當(dāng)于為了做一份僅知道物理特性的食物，要新建廚房，把水電氣做好，保證能用還安全，再琢磨用什么方法才能把菜做出來，再根據(jù)這個(gè)方法自行開發(fā)配套的廚具，實(shí)際上到最后的長晶工藝開發(fā)環(huán)節(jié)已經(jīng)是最簡單的了。這里面還涉及各種材料的選擇、搭配，需要對不同材料在各種溫度下的變化了如指掌，才可以更好地生長。

全球科技巨頭在國內(nèi)建了很多的芯片廠，但從不建材料廠，因?yàn)椴牧隙说膬?nèi)容非常核心，且很難通過專利保護(hù)，它類似某種炒菜手法，國外廠商不會把配方、火候等要素放到別國。目前，全世界在材料端做得最好的公司在日本。

有些材料研發(fā)起步相對容易，像寬禁帶材料中的金剛石，可以通過模仿它在大自然中的形成條件，去摸索生成方法，但氧化鎵在自然界中并不存在，也就無從模仿，只能像煉金術(shù)一樣摸索。

不過，它的產(chǎn)業(yè)化就相對簡單。因?yàn)樽鳛閷捊麕Р牧希趸壍男酒圃爝^程抗干擾能力很強(qiáng)，可以用GaN的現(xiàn)成芯片產(chǎn)線就可以制造氧化鎵器件。實(shí)際上，國際上幾乎所有的研發(fā)單位都是有GaN基礎(chǔ)，從GaN轉(zhuǎn)過來的，不用新建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，直接就在之前的設(shè)備上就能做氧化鎵開發(fā)?？磮?bào)道，最近英國一個(gè)高校買了一臺氧化鎵外延設(shè)備，并預(yù)計(jì)未來幾個(gè)月就可以推出第一批氧化鎵器件，就是因?yàn)橛鞋F(xiàn)成的設(shè)備可以用。

36氪：品質(zhì)提升有哪些問題要解決？

許照原：一方面是材料端要提純，再一個(gè)就是生產(chǎn)條件的處理和控制，包括腔室的處理，在生產(chǎn)過程中載氣的控制等。高溫環(huán)境下，溫度梯度很難控制。且腔體中通常有多種材料，不同材料在高溫下也會釋放一些物質(zhì)。如為保持溫度，腔體中還需要一些保溫材料，這些材料在高溫下也會發(fā)生變化，難以控制在一個(gè)較好狀態(tài)，因此材料熔化容易，制造單晶晶體就難；在腔體中形成底下熱、上面稍冷、中間不冷不熱的臨界狀態(tài)是真的很難。

36氪：如何評價(jià)氧化鎵材料的質(zhì)量？

許照原：氧化鎵材料有幾個(gè)特定的評估標(biāo)準(zhǔn)。一是通過X光檢測XRD測晶體質(zhì)量，數(shù)據(jù)越小品質(zhì)越高；其次看是不是完整單晶；三是缺陷密度，有條件可以測下腐蝕坑；我們前期對自己的材料和國外的材料做了大量的分析測試，再結(jié)合長晶工藝，每一個(gè)技術(shù)條件的變化會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果，我們有了很細(xì)致的研究，因此我們進(jìn)化半導(dǎo)體才能進(jìn)展如此迅速，可以說在材料性質(zhì)、缺陷抑制、工藝優(yōu)化等方面的認(rèn)知上，我們是國內(nèi)領(lǐng)先的。

36氪：氧化鎵器件類公司在發(fā)展過程中有何難點(diǎn)？

許照原：器件端現(xiàn)在其實(shí)最稀缺的資源是產(chǎn)線，現(xiàn)在國內(nèi)還沒有任何一條供器件公司使用的氧化鎵器件工藝線。我們公司是做材料的，設(shè)備能自己研發(fā)，成本很低，就幾十萬，但器件端的生產(chǎn)設(shè)備，很成熟的一些設(shè)備全套下來可能要五千萬甚至要上億。

36氪：氧化鎵器件公司可以利用現(xiàn)有硅產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)？

許照原：它可以利用現(xiàn)有的功率半導(dǎo)體產(chǎn)線，比如說硅基IGBT、做LED的氮化鎵、做碳化硅的產(chǎn)線都可以改，氧化鎵是特別穩(wěn)定的一種材料，它很少會受到其他材料的干擾。它只在生長中容易受到干擾，在應(yīng)用中反而還好一些。

產(chǎn)線改造難度不大，只要工廠愿意改。目前，我們主要找一些類似于半研發(fā)機(jī)構(gòu)的合作伙伴，它不依靠于這條產(chǎn)線賺錢，主要用這條產(chǎn)線摸索工藝，做一些開發(fā)，它有意愿開辟一些新方向，我們就告訴他怎么改產(chǎn)線，需要哪些環(huán)節(jié)，用什么樣的參數(shù)，我的工藝都可以實(shí)現(xiàn)。后面，我們再把產(chǎn)品給他，他們可以開放給全部有興趣做氧化鎵器件的團(tuán)隊(duì)，我們也有器件研發(fā)人員，大家可以一起去做開發(fā)，把氧化鎵產(chǎn)業(yè)鏈越做越完善。

三、距離產(chǎn)業(yè)鏈成熟還有多遠(yuǎn)？

36氪：國內(nèi)研究氧化鎵的科研院所和企業(yè)多嗎？

許照原：國內(nèi)半導(dǎo)體很多領(lǐng)域技術(shù)儲備都是有的，但是產(chǎn)業(yè)化做得不夠好，化合物半導(dǎo)體產(chǎn)品幾乎全部是卡脖子領(lǐng)域，且產(chǎn)業(yè)化很難，需要具備資深背景的業(yè)內(nèi)專家、大企業(yè)技術(shù)帶頭人才能更好實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

我們目前看到的情況是，進(jìn)行氧化鎵研究的高校和科研院所還挺多的，不過做襯底的研究團(tuán)隊(duì)相對要少，創(chuàng)業(yè)企業(yè)就是非常少，因?yàn)樽霾牧鲜峭度氪?、周期長、門檻高的環(huán)節(jié)，幾乎沒有技術(shù)積累的企業(yè)，是很難做出成果的，一般是需要國家在前期進(jìn)行課題經(jīng)費(fèi)支持。國內(nèi)氧化鎵材料以中電科四十六所、山東大學(xué)、深圳進(jìn)化半導(dǎo)體、中科院上海光機(jī)所、北京鎵族科技、杭州富加鎵業(yè)等單位為主力。

36氪：氧化鎵有襯底、外延、器件三個(gè)產(chǎn)品種類，企業(yè)一般是只研發(fā)其中一種，還是都研發(fā)？

許照原：理論上只研發(fā)某一個(gè)環(huán)節(jié)就夠了，以碳化硅領(lǐng)域?yàn)槔?，做襯底的有山東天岳、天科合達(dá)、河北同光、山西爍科晶體等，他們基本上只做襯底也就夠了；外延端比如說瀚天天成、東莞天域等等，只做外延；器件端的就是泰科天潤、綠能芯創(chuàng)這些公司，甚至還有一類的是器件制造公司專門給其他人代工叫Foundry，下面還有叫器件設(shè)計(jì)公司Fabless，自己不建廠，別人有工廠后，我開發(fā)的器件讓他生產(chǎn)。

化合物半導(dǎo)體行業(yè)規(guī)律是，合-分-合。剛開始新材料出現(xiàn)，沒人驗(yàn)證好壞，只能自己從襯底到外延到器件都干了，驗(yàn)證材料是好材料，然后出現(xiàn)每個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)勢團(tuán)隊(duì)，行業(yè)越成熟，環(huán)節(jié)就會越細(xì)分、專業(yè)。但是最后又會逐漸整合，因?yàn)榛衔锇雽?dǎo)體中都是know how（技術(shù)機(jī)密）為主，不像集成電路以IP（知識產(chǎn)權(quán)）為主，所以為了保護(hù)技術(shù)機(jī)密，保證產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)，優(yōu)勢企業(yè)就開始并購，把各個(gè)環(huán)節(jié)補(bǔ)全，像日本羅姆，歐洲的意法半導(dǎo)體，都是典型代表?，F(xiàn)在第三代半導(dǎo)體仍處于野蠻生長狀態(tài)，有的人我能干的全干了比如Cree（現(xiàn)在叫Wolfspeed），有的人只干一個(gè)環(huán)節(jié)也能生存得很好，不需要全產(chǎn)業(yè)鏈都干。

但現(xiàn)在氧化鎵還沒有分化出來，一個(gè)公司必須從頭干到尾。新材料企業(yè)在發(fā)展上會有這樣的困境，這對團(tuán)隊(duì)的要求很高，得有研發(fā)能力，有足夠的資源整合能力，還要有足夠的錢，扛到這個(gè)材料火起來。

36氪：到目前為止，大多數(shù)從業(yè)者的關(guān)注點(diǎn)還在第三代半導(dǎo)體上，您認(rèn)為第四代半導(dǎo)體何時(shí)會獲得關(guān)注？

許照原：對一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來說，必須具備全部環(huán)節(jié)，才能有好的協(xié)同。如果要真正地從應(yīng)用、需求端把整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶起來，就要有好的器件，有示范性應(yīng)用，如特斯拉在Model 3上用碳化硅，小米在快充上用氮化鎵。如果有一天氧化鎵做出來很好的規(guī)格，你可能發(fā)現(xiàn)在比如說有沒有哪個(gè)領(lǐng)域，用氧化鎵便宜、性能好、沒有安全隱患，那第四代半導(dǎo)體的時(shí)代就到來了。

示范性應(yīng)用起來后，大家覺得市場端沒問題，就會開始批量生產(chǎn)。而批量生產(chǎn)的一個(gè)基礎(chǔ)在于，供應(yīng)鏈上游要供得上。器件制造的供應(yīng)鏈?zhǔn)峭庋?，外延的供?yīng)鏈?zhǔn)且r底，我們盡量從材料出發(fā)，團(tuán)結(jié)更多的產(chǎn)業(yè)鏈公司和單位，共同促進(jìn)氧化鎵產(chǎn)業(yè)化。

我們預(yù)計(jì)明年會出現(xiàn)一個(gè)真正殺手級的應(yīng)用，最早可能出現(xiàn)在日本。我們認(rèn)為，氧化鎵的產(chǎn)業(yè)鏈馬上要成熟了，有市場的未來和前景。

36氪：在您看來，氧化鎵最早會在哪個(gè)領(lǐng)域落地？在此之前整個(gè)產(chǎn)業(yè)需要具備哪些條件？

許照原：我們認(rèn)為最早可能會出現(xiàn)在快充和工業(yè)電源上。它的市場門檻比較低，不像汽車，可能需要拿很多資質(zhì)。這些領(lǐng)域（快充和工業(yè)電源）屬于你的性能ok、成本夠低，就能用，且他們對可靠性有需求，而氧化鎵的可靠性天然非常好。

汽車會是它未來的爆發(fā)點(diǎn)，但不會是率先應(yīng)用。其實(shí)和碳化硅一樣，碳化硅最早是用在光伏逆變器、工業(yè)電源，直到特斯拉用到車上，它才爆起來。所以行里話叫，“碳化硅摸著石頭過河，氧化鎵摸著碳化硅過河”，碳化硅發(fā)展了40年，氧化鎵用了不到10年的工夫就已經(jīng)發(fā)展到了接近于碳化硅發(fā)展35年左右的進(jìn)度。

36氪：第四代半導(dǎo)體材料會第三代存在合作可能嗎？

許照原：會合作的。氧化鎵和GaN的晶格失配很小，可以在氮化鎵上長高品質(zhì)的氧化鎵外延層，有很多團(tuán)隊(duì)都在做這方面工作，也報(bào)道了非常漂亮的成果，只要氧化鎵成本降下來，有成為繼Si和藍(lán)寶石以后的第三種平臺型襯底材料的潛力，相當(dāng)于可以借著氮化鎵發(fā)展，這是一個(gè)可以合作的點(diǎn)，但會和碳化硅有一定的競爭，都在力爭挑戰(zhàn)硅基器件的傳統(tǒng)地位。

36氪：現(xiàn)在，第四代半導(dǎo)體氧化鎵產(chǎn)業(yè)有何發(fā)展突破嗎？

許照原：氧化鎵的材料制備剛剛實(shí)現(xiàn)突破。如果我們把做器件、做應(yīng)用比作炒飯，那前提是你得有米，之前這個(gè)米想把它種出來都非常困難，也就沒辦法大規(guī)模應(yīng)用。目前一個(gè)比較大的突破是，我們找到了低成本制造氧化鎵材料的可能。

目前，市面上主流的能制備單晶材料的方法有導(dǎo)模法（EFG法）、提拉法、焰熔法、浮區(qū)法等，其中，EFG法是當(dāng)前唯一能制造大尺寸氧化鎵襯底的工藝，已經(jīng)有單位能根據(jù)該方法制造出6英寸的樣品。幾乎供應(yīng)了全球100%的氧化鎵襯底的日本NCT公司，采用的便是EFG法。

不過，EFG法需要在接近1800℃的高溫、含氧環(huán)境下進(jìn)行晶體生長，對盛放熔體的坩堝要求很高，需要耐高溫、耐氧，還不能污染晶體等特性的材料，目前性能和成本比較合適的只有貴金屬銥，但銥非常昂貴。

業(yè)內(nèi)一直期待無銥工藝的出現(xiàn)。我們2021年06月就在業(yè)內(nèi)介紹了無銥法制備氧化鎵方法。2022年04月，日本東北大學(xué)聯(lián)合C&A公司也報(bào)道了無銥工藝的2英寸襯底，看介紹跟我們多種無銥技術(shù)路線中的一條異曲同工，能把價(jià)格做到跟硅和藍(lán)寶石接近的價(jià)格?？傊@種技術(shù)意味著，低成本氧化鎵進(jìn)入市場已經(jīng)具備可能。

36氪：那進(jìn)化半導(dǎo)體的技術(shù)積累是什么？

許照原 ：我們的技術(shù)團(tuán)隊(duì)是非常資深，有一位核心成員是化合物半導(dǎo)體材料專家，掌握很多技術(shù)，填補(bǔ)了多個(gè)半導(dǎo)體材料的國內(nèi)空白，氧化鎵產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域我覺得他應(yīng)該是最權(quán)威的吧。他從2014年就開始搞氧化鎵，2016年國內(nèi)最早做出來2寸氧化鎵，2018年國內(nèi)最早做出4寸氧化鎵，也是國內(nèi)唯一做出來4寸的，到目前為止還是國內(nèi)的記錄保持者，在各種文獻(xiàn)中看提到我國做出4英寸氧化鎵材料的，那其實(shí)就是他，只是不提他名字而已。2017年他牽頭撰寫了國內(nèi)氧化鎵唯一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以他在行業(yè)內(nèi)還是很權(quán)威的。

他有這么多年的刻苦鉆研，上千次實(shí)驗(yàn)，對氧化鎵里里外外都琢磨通透了，才能開發(fā)出我們創(chuàng)新的無銥工藝，現(xiàn)在我們已經(jīng)做出來了5寸材料，正在向更大尺寸研發(fā)。想有創(chuàng)新，就必須要經(jīng)過這么多種材料，這么多工藝，這么多次實(shí)驗(yàn)的折磨才能突破，做材料沒有抖機(jī)靈成功的，沒有晶體經(jīng)驗(yàn)就說自己能做的，要么是騙子，要么是小偷，要知道，上千次實(shí)驗(yàn)在晶體領(lǐng)域是很驚人的，因?yàn)槊看紊郎亟禍刂辽僖粌商?，幾乎每一兩天就要通宵，做晶體材料非常辛苦。

36氪：進(jìn)化半導(dǎo)體位于氧化鎵產(chǎn)業(yè)鏈的哪一環(huán)？

許照原 ：我們現(xiàn)在最擅長的是做材料。在整個(gè)化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈里，最稀缺的是材料——價(jià)值最高，壁壘最高。材料是基礎(chǔ)科學(xué)，它不是一種能模仿來的技術(shù)環(huán)節(jié)，必須對它的機(jī)理有足夠的了解，有足夠的實(shí)驗(yàn)形成know how，然后去做出來。

此外，化合物產(chǎn)品成本上，有一半來自襯底，20%~30%來源于外延，剩下是晶圓的制造和封裝測試等環(huán)節(jié)。晶圓制造投資大且難，但相應(yīng)帶來的價(jià)值卻沒有那么高。

不過 ，目前由于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟，也并未出現(xiàn)一個(gè)示范性的應(yīng)用，大部分公司還處于將信將疑或觀望態(tài)度，不會主動(dòng)試產(chǎn)器件，所以我們現(xiàn)在是前期也在聯(lián)合合作伙伴努力打通襯底、外延、器件三個(gè)環(huán)節(jié)，讓大家看到這確實(shí)是好東西，等下游市場起來后，我們再繼續(xù)努力降低材料價(jià)格，提供充足的高品質(zhì)基礎(chǔ)材料，讓愿意去做快充的做快充，做新能源車逆變器的去做逆變器，做光伏的的去做光伏。

36氪：目前進(jìn)化半導(dǎo)體的氧化鎵材料研究走到了哪一步？

許照原 ：公司成立不到一年，我們已經(jīng)研發(fā)了6寸的無銥法長晶設(shè)備，應(yīng)該也是國內(nèi)首臺6英寸氧化鎵專用設(shè)備。我們正在開發(fā)6英寸的氧化鎵材料，今年應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)2英寸材料的小批量供應(yīng)。目前階段，我們是國內(nèi)新記錄的創(chuàng)造者和保持者（5英寸），我們也努力研發(fā)，加強(qiáng)技術(shù)優(yōu)勢。等我們做出來6寸了，也會給業(yè)界更大的信心。

我們已經(jīng)跟客戶溝通了所需產(chǎn)品規(guī)格，計(jì)劃第一步是先滿足客戶需求，實(shí)現(xiàn)送樣和小批量供應(yīng)，同時(shí)繼續(xù)做更大尺寸材料的研發(fā)，為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應(yīng)用做好準(zhǔn)備，商務(wù)和研發(fā)兩條腿走路。

36氪：按目前的研發(fā)進(jìn)度看，公司材料何時(shí)能在產(chǎn)品中真正試用，離成品階段還有多久？

許照原 ：我們研發(fā)還是比較順利的，今年下半年就會開始供應(yīng)襯底，從小尺寸開始賣?，F(xiàn)在下游需要的用小尺寸材料做開發(fā)，而非用大尺寸做量產(chǎn)，我們要適應(yīng)客戶的需求。

我們已經(jīng)拿到了多家客戶的產(chǎn)品規(guī)格要求，7月份就可以開始送樣，跟客戶合作改進(jìn)產(chǎn)品，等規(guī)格穩(wěn)定后，就開始大規(guī)模量產(chǎn)。我們?yōu)榇蠹夜┙o充足的原材料。他們向日本公司購買會有貨期長、價(jià)格貴的缺點(diǎn)；我們一方面產(chǎn)品價(jià)格更便宜，二是可以配合客戶需求做參數(shù)調(diào)整，有了客戶第一手進(jìn)度信息，我們也可以很好地做產(chǎn)能規(guī)劃，提前進(jìn)行相關(guān)的擴(kuò)產(chǎn)準(zhǔn)備。