目录

一、氧化镓｜产业概况

二、氧化镓芯片的应用

三、氧化镓芯片的当前市场规模

四、氧化镓芯片的未来发展预测

五、重点研究机构及研究成果

六、氧化镓领域的企业分布与业务环节

一、氧化镓｜产业概况

01 氧化镓简介

氧化镓（Gallium Oxide, Ga2O3）是一种新兴的超宽禁带半导体材料，具有高击穿电场强度、低理论导通损耗等优点，特别适合于高压、高频和高温的应用场景。相比传统材料如硅（Si）以及第三代半导体材料如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN），氧化镓在某些性能上表现出更大的优势，如更高的击穿电场强度（高达8 MV/cm）和更低的理论导通损耗，这使得它在功率电子器件领域展现出巨大的应用潜力。

02 产业特点与优势

高击穿电场强度：氧化镓的击穿电场强度远高于其他宽禁带半导体材料。

低理论导通损耗：氧化镓器件在相同电压等级下具有更低的导通电阻，从而降低了能量损耗。

良好的热性能：尽管氧化镓本身的热导率较低，但通过封装等手段可以解决散热问题，有助于器件在高功率密度下的稳定运行。

耐高温性能：氧化镓器件可以在较高的温度下工作，适应恶劣环境。

成本效益：随着技术进步，氧化镓材料的生产成本有望进一步下降，提高其市场竞争力。例如，氧化镓的6寸衬底成本。预计在三五年内可以降至1,000-1,500人民币，大规模生产后甚至可以降至300元，远低于同等尺寸的碳化硅衬底的成本（大约4,000-5,000元）。

03 全球产业发展现状

全球范围内的研究与开发：氧化镓作为一种新兴材料，正在受到全球范围内科研机构和企业的广泛关注。日本在氧化镓研究上是最前沿的，中国也加大了对该领域的投入。

产业链初步形成：虽然氧化镓产业仍处于早期发展阶段，但已初步形成了从材料制备到器件设计、模块封装、系统集成及下游应用的产业链条。例如，日本的NCT公司几乎垄断了全球氧化镓衬底市场。

应用场景拓展：氧化镓器件已在新能源汽车、智能电网、5G通信等领域展现出应用潜力，随着技术的不断进步，未来应用场景将进一步拓展。

产业合作加深：国内外企业与研究机构之间的合作日益加深，通过共建研发中心、技术转移等方式，共同推动氧化镓技术的发展。例如，日本东北大学与C&A公司合作开发了无铱工艺，降低了氧化镓衬底的生产成本。

04 发展趋势与挑战

发展趋势：随着材料成本的下降和技术的不断进步，氧化镓器件有望成为与碳化硅竞争的电力电子器件。据预测，到2030年，氧化镓功率器件的市场规模将达到1542亿日元（约12.2亿美元），超过了目前氮化镓功率器件的市场规模。

面临挑战：氧化镓材料的产业化仍面临诸多挑战，包括成本降低、衬底、外延、器件产业链的发展完善以及示范性应用的出现等。此外，氧化镓的热导率较低，需要通过封装来解决散热问题。

二、氧化镓芯片的应用

01 功率电子领域

市场需求现状：

氧化镓功率晶体管在电子器件领域的应用需求呈现出显著的增长态势。

这一增长趋势主要得益于移动互联网、物联网以及人工智能等前沿技术的迅猛推进。

市场需求预测：

根据FLOSFIA的预测，2025年氧化镓功率器件市场规模将开始超过氮化镓。

到2030年，市场规模将达到15.42亿美元，相当于碳化硅市场规模的40%，是氮化镓市场规模的1.56倍。

技术发展趋势：

材料制备技术：

大尺寸氧化镓单晶的制备技术不断进步，从2英寸到6英寸，再到8英寸的突破。

2022年5月，浙大杭州科创中心成功制备2英寸氧化镓晶圆。

2023年2月，中国电科46所成功构建适用于6英寸氧化镓单晶生长的热场结构。

2024年，西安邮电大学成功在8英寸硅片上制备高质量氧化镓外延片。

这些进展为器件的商业化生产奠定了坚实的基础，并表明了材料技术正朝着更高效率、更低损耗的方向发展。

器件设计与制造：

氧化镓垂直槽栅场效应晶体管的成功研制标志着在器件设计上的重大突破。

2023年初，中国科学技术大学微电子学院联合中科院苏州纳米所加工平台，首次研制出了氧化镓垂直槽栅场效应晶体管。

氧化镓功率器件预计将在650V/1200V/1700V/3300V的市场中发挥作用，并预计在2025年至2030年期间将全面渗透车载和电气设备领域。

氧化镓垂直槽栅场效应晶体管的成功研制为高电压、低损耗器件的设计提供了可能性。

高耐压、低损耗、大功率器件成为未来发展的趋势。

应用领域扩展：

短期内，氧化镓功率器件将首先应用于消费电子、家电以及高可靠、高性能的工业电源等领域。

长期来看，氧化镓器件将在新能源、工控、变频家电等领域发挥重要作用。

随着技术的成熟和成本的降低，氧化镓器件将逐渐应用于电动汽车、轨道交通、国防、信息通信等多个领域。

02 射频领域

市场需求现状：

当前，氮化镓是固态射频功率应用领域的主流技术，被广泛应用于雷达、5G无线技术和电动汽车的逆变器中。

对于更高性能和更高效能的射频器件的需求持续增长，特别是在通信、国防、航空航天等领域。

市场需求预测：

根据富士经济的预测，到2030年，氧化镓功率元件的市场规模将达到1542亿日元（约人民币92.76亿元），这个市场规模比氮化镓功率元件的规模（1085亿日元，约人民币65.1亿元）还要大。

氧化镓在射频领域的应用预计将随其技术成熟而进一步扩大。

技术发展趋势：

材料制备技术：

氧化镓材料的制备技术持续进步，从实验室规模向商业化规模过渡。

2020年，美国纽约州立大学布法罗分校正在研发一款基于氧化镓的晶体管，能够承受8000V以上的电压。

8英寸氧化镓外延片的制备表明了材料技术正朝着更高效率、更低损耗方向发展的趋势。

器件设计与制造：

美国空军研究室（AFRL）在2016年报告了一个基于氧化镓的MOSFET，该器件在0.6um的G-S漂移区内承载电压高达230V，意味着平均临界场强达到了3.8MV/cm。

氧化镓功率器件在射频放大器中的应用预计将随着技术的进步而扩大。

氧化镓功率器件在射频领域的应用将侧重于需要高功率和高效率的场合，如雷达系统、卫星通信和无线基站等。

应用领域扩展：

氧化镓芯片在射频领域将被广泛应用于雷达、卫星通信、无线基站和高功率放大器中。

随着技术的成熟和成本的降低，氧化镓器件将逐渐应用于需要高性能射频应用的多个领域。

03光电领域

市场需求现状：

氧化镓在光电领域的应用需求正在逐渐增长，尤其是在紫外线探测器和光源方面。

对于高性能、低功耗的光电产品的市场需求不断增加，推动了氧化镓材料在这一领域的应用。

市场需求预测：

随着技术的进步和成本的降低，氧化镓在光电领域的应用将进一步扩大。

未来几年，氧化镓在光电领域的应用将涵盖紫外线探测器、光源、太阳能电池等多个方面。

技术发展趋势：

材料制备技术：

氧化镓材料的制备技术不断进步，尤其是在高质量单晶的生长方面。

2019年，中国电科46所成功制备出高质量的4英寸氧化镓单晶。

器件设计与制造：

在光电领域，氧化镓材料被用于制备高性能的紫外线探测器。

2020年6月，复旦大学方志来团队在p型氧化镓深紫外日盲探测器研究中取得重要进展。

氧化镓材料在光电领域的应用还包括日盲紫外探测器、紫外线滤光片等。

应用领域扩展：

氧化镓在光电领域的应用将涵盖紫外线探测器、光源、太阳能电池等多个方面。

随着技术的成熟和成本的降低，氧化镓器件将逐渐应用于需要高性能光电应用的多个领域，如环境保护监测、生物医学传感器等。

三、氧化镓芯片的当前市场规模

功率电子领域：

氧化镓功率器件当前正处于市场初期阶段，市场规模正在快速增长。

目前市场规模的具体数值没有直接提供，但可以从预测数据推断出正在经历快速的增长。

射频领域：

氧化镓在射频领域的应用尚处于起步阶段，市场规模相对较小。

当前市场规模的具体数值没有直接提供，但可以从预测数据推断出正在经历快速的增长。

光电领域：

氧化镓在光电领域的应用也处于市场初期阶段，市场规模同样在增长之中。

当前市场规模的具体数值没有直接提供，但从技术进展来看，市场规模正在逐步扩大。

四、氧化镓芯片的未来发展预测

路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋