全球首條！國產(chǎn)氧化鎵實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)突破，中國芯終于不再被卡脖子

半導(dǎo)體材料的代際更迭，往往以一條生產(chǎn)線的建成為標(biāo)志。2026年7月，中國杭州嘉倫半導(dǎo)體公司宣布，全球首條兼容6英寸和8英寸同質(zhì)外延氧化鎵晶圓的大規(guī)模生產(chǎn)線已正式投產(chǎn)，并向國內(nèi)領(lǐng)先芯片制造商完成了首批6英寸晶圓的交付。

如果這一聲明能夠得到獨(dú)立驗(yàn)證，它將是氧化鎵這種材料從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)量產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

要理解這條生產(chǎn)線的意義，得先弄清楚氧化鎵到底有多特別。

氧化鎵是一種超寬禁帶半導(dǎo)體材料，其擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度約為8兆伏每厘米，是碳化硅的兩倍左右，是硅的近20倍。這意味著在相同體積下，氧化鎵器件能夠承受更高的電壓，導(dǎo)通損耗更低，同時(shí)還具備出色的耐高溫性能。理論上，這讓它非常適合用于電動(dòng)汽車的逆變器、高壓輸電設(shè)備、光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)以及高頻射頻通信這類需要在極端條件下高效運(yùn)行的場(chǎng)景。

目前，功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的主流材料從硅逐步向第三代半導(dǎo)體碳化硅和氮化鎵過渡，特斯拉、比亞迪等電動(dòng)車企已大量采用碳化硅模塊。而氧化鎵被視為更下一代的候選材料，部分研究人員稱其為"第四代半導(dǎo)體"。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)的估算，氧化鎵晶圓市場(chǎng)2025年規(guī)模約為1.28億美元，預(yù)計(jì)到2034年將增長至4.56億美元，年復(fù)合增長率接近15%。

但氧化鎵的量產(chǎn)之路走得并不順暢。目前市場(chǎng)上流通的氧化鎵晶圓，直徑主要集中在2英寸到4英寸之間，少數(shù)機(jī)構(gòu)已開始交付6英寸樣片。日本的Novel Crystal Technology是全球氧化鎵襯底的主要供應(yīng)商之一，其6英寸晶圓仍處于研發(fā)和小批量試產(chǎn)階段。美國和歐洲的部分研究機(jī)構(gòu)也在追趕，但距離穩(wěn)定批量供貨仍有差距。

這也是嘉倫此次聲明引發(fā)關(guān)注的原因：他們宣稱的不是實(shí)驗(yàn)室突破，而是可以穩(wěn)定交付的量產(chǎn)能力。

晶圓越大，每片晶圓上能切割出的芯片數(shù)量就越多，單個(gè)芯片的制造成本也隨之下降。以面積換算，8英寸晶圓的有效面積約是4英寸的四倍，這對(duì)于任何希望降低功率器件成本、推動(dòng)規(guī)?；瘧?yīng)用的制造商來說，都是最直接的商業(yè)激勵(lì)。

把晶圓做大說起來容易，做起來極難。氧化鎵單晶對(duì)生長工藝高度敏感，尺寸放大后，晶體內(nèi)部的位錯(cuò)密度和應(yīng)力分布都會(huì)顯著增加，導(dǎo)致外延層質(zhì)量下降，最終影響器件的良率和性能一致性。

嘉倫聲稱，他們通過將自主研發(fā)的鑄造生長單晶工藝與優(yōu)化的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積外延工藝相結(jié)合，解決了這一核心難題。公司公布的認(rèn)證數(shù)據(jù)顯示，6英寸外延晶圓的外延層厚度超過10微米，厚度偏差低于1%，這一均勻性水平被認(rèn)為是保證功率器件制造良率的重要指標(biāo)。

在成本控制方面，嘉倫還提出了一項(xiàng)針對(duì)性工藝：通過超薄襯底技術(shù)，將襯底產(chǎn)量提高三到四倍，同時(shí)減少貴金屬銥的消耗，使每片晶圓的襯底成本較傳統(tǒng)方法降低80%以上。銥是氧化鎵晶體生長過程中的關(guān)鍵耗材，價(jià)格昂貴且供應(yīng)集中，成本控制能否落地，很大程度上決定了氧化鎵器件能否在價(jià)格上與碳化硅競(jìng)爭(zhēng)。

目前，嘉倫表示已與國內(nèi)芯片制造商簽署長期供貨協(xié)議，同時(shí)也有來自海外企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的采購訂單。獨(dú)立分析人士指出，海外訂單的存在是一個(gè)值得關(guān)注的信號(hào)，但正式的第三方性能驗(yàn)證結(jié)果尚未公開發(fā)布，外界對(duì)這些聲明的核實(shí)仍在進(jìn)行中。

氧化鎵能否真正撼動(dòng)碳化硅和氮化鎵的市場(chǎng)地位，最終還要取決于量產(chǎn)良率、器件封裝成熟度和下游應(yīng)用生態(tài)的協(xié)同推進(jìn)。但無論如何，一場(chǎng)圍繞下一代功率半導(dǎo)體材料的制造競(jìng)賽，正在全球范圍內(nèi)悄然加速。