近日，科技圈再次锦上添花!
2025年3月，杭州镓仁半导体的一则消息震动全球军工界，全球首颗8英寸氧化镓单晶成功量产。这为氧化镓雷达的制造提供了材料基础。这块直径20厘米的“透明圆盘”，不仅让中国在第四代半导体领域实现跨越式领先，更可能彻底改写现代空战规则。
01氧化镓材料率先进入8英寸时代！氧化镓，一种全新的半导体材料，也是“中国芯”弯道超车的关键。
近日，浙江大学杭州国际科创中心（简称科创中心）及其孵育的科学公司杭州镓仁半导体有限公司(简称“镓仁半导体”)共同发布全球首颗第四代半导体氧化镓8英寸单晶。这一成果标志着我国在超宽禁带半导体赛道实现了“换道超车”，氧化镓材料率先进入8英寸时代！
什么是氧化镓单晶？研发团队成员、科创中心先进半导体研究院金竹研究员打了个比方，材料就相当于芯片制造的“地基”，只有材料本身的性能有突破，才能在此基础上进行半导体集成电路的设计和芯片生产等。
从第一代的半导体材料硅和锗，到第二代的砷化镓等化合物半导体材料，再到第三代的碳化硅和氮化镓等，国际上一直在寻找新的半导体材料。氧化镓因其“更耐高温、更耐高压，更强性能”等特点，成为第四代半导体材料中的佼佼者，被誉为下一代电力电子器件的“理想材料”。有了它，国内芯片制造企业就能摆脱对国外技术的依赖，降低生产成本，提高芯片的自给率，同时促进国内芯片产业的升级和创新。
本次发布的8英寸氧化镓单晶是科创中心和镓仁半导体采用完全自主创新的铸造法实现的，同步可加工出相应尺寸的晶圆衬底，彻底刷新了氧化镓单晶尺寸的全球纪录。此类铸造法是由中国科学院院士、科创中心首席科学家杨德仁院士团队自主研发，通过该方法制备氧化镓单晶成本低、效率高，同时方法简单可控，尺寸易放大。值得一提的是，铸造法拥有完全自主知识产权，中国、日本、美国专利均已授权，为突破国外技术垄断，实现国产化替代奠定坚实基础。
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8英寸氧化镓问世，
相继而来的将是大规模的产业化
先前，由杨德仁院士和张辉教授领衔的氧化镓单晶研发团队创新使用AI工具迭代计算模型，重构了铸造方式，突破了国外技术封锁。2022年开始，他们每年升级一个尺寸，先后成功制备了2英寸、4英寸、6英寸的氧化镓单晶，创造了行业纪录。而此次8英寸氧化镓单晶问世，具有更优秀的晶圆面积利用率，可以和目前硅基晶圆厂的8英寸生产线完全兼容，为氧化镓单晶走出实验室、大规模产业化奠定坚实基础。据介绍，8英寸氧化镓单晶能切割出的小芯片数量，约为4英寸的四倍。
“我们为氧化镓单晶创造了一个更好的成长环境，现在它‘长大’了，接下来我们要让它长得更快。”氧化镓研发团队正琢磨着从实验室到产线的快速落地。如今，镓仁半导体已经在萧山机器人小镇落户，预计在2026年建成全球首条8英寸氧化镓万片级生产线，并依托这条生产线，进一步推动氧化镓产业发展，突破“卡脖子”难题。
一直以来，氧化镓凭借其优异的物理性质，在功率器件领域应用前景广受期待，尤其是大于650V的中压、高压以及特高压功率器件领域，比如新能源汽车快充、工业电源、电网高压功率模块等。以新能源汽车为例，采用氧化镓功率器件有助于高压电气系统电压向1200V甚至更高电压提升，未来氧化镓有望将新能源汽车的充电时间缩短至现在的1/4，实现分钟级快速充电。
此外，作为电力电子器件来说，碳化硅可以比硅基要低大概70%的能源损耗，氧化镓又比碳化硅低80%的电能损耗，因此氧化镓的应用将会为国家双碳战略提供助力。
例如，氧化镓雷达在低频、高功率场景以及对隐身目标探测方面有独特优势。据推测，采用氧化镓雷达的预警机对F- 22A等第五代隐身战机的探测距离可达400公里，而且氧化镓雷达用日盲紫外波段探测，使F- 22的隐身涂层效果大打折扣。
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