【芯版图】能否成为下一个风口？我国第四代半导体布局初现

集微网消息，随着市场对半导体性能的要求不断提高，加之各种利好政策不断出台，第三代半导体等新型化合物材料凭借其性能优势开始崭露头角，第三代半导体迎来了爆发风口。在这第三代半导体万众瞩目的时刻，第四代半导体也正逐渐进入我们的视线。

何为第四代半导体

第四代半导体是指以氧化镓（Ga₂O₃）和锑化物等为代表的半导体材料，相比其他半导体材料，第四代半导体材料拥有体积更小、能耗更低、功能更强等优势，可以在苛刻的环境条件下能够更好地运用在光电器件、电力电子器件中。

其中，锑化物半导体在开发下一代的小体积、轻重量、低功耗、低成本器件，及其要求极为苛刻的应用方面就具有着不可替代的独特优势。

一般来说，半导体材料是制作半导体器件和集成电路的电子材料，是半导体工业的基础。迄今为止，半导体材料主要分为：基于Ⅳ族硅Si、锗Ge元素的第一代半导体；基于Ⅲ-Ⅴ族砷化镓、磷化铟的第二代半导体以及基于Ⅲ-Ⅴ族氮化镓、Ⅳ族碳化硅的第三代半导体等。

对于第四代半导体材料而言，目前具有发展潜力成为第四代半导体技术的主要材料体系主要包括：窄带隙的锑化镓、铟化砷化合物半导体；超宽带隙的氧化物材料；其他各类低维材料如碳基纳米材料、二维原子晶体材料等。

第四代半导体发展背景

随着量子信息、人工智能等高新技术的发展，半导体新体系及其微电子等多功能器件技术也在更新迭代。虽然前三代半导体技术持续发展，但也已经逐渐呈现出无法满足新需求的问题，特别是难以同时满足高性能、低成本的要求。

在此背景下，人们将目光开始转向拥有小体积、低功耗等优势的第四代半导体。

其中早在2011年，日本田村制作所就开发出使用氧化镓基板的GaN类LED元件。然而今年9月，据日本媒体报道，日本经济产业省（METI）正准备为致力于开发新一代低能耗半导体材料“氧化镓”的私营企业和大学提供财政支持，METI将为明年留出大约2030万美元的资金，预计未来5年的投资额将超过8560万美元。

尽管我国起步较晚，但对于氧化镓等第四代半导体材料的研究却也在推进中。

我国第四代半导体领域研究仍在推进

自2005年开始，我国锑化物研究陆续传来好消息。中科院半导体研究所、上海技术物理研究所等研究机构率先突破了锑化镓基砷化铟/锑化镓超晶格焦平面技术，性能基本保持与国际同步的发展水平。

目前，中科院半导体所研制的锑化镓衬底实现了2-3英寸直径衬底的量产，最大尺寸达到4英寸；同时，实现了2-3英寸直径、500-1000片/年的锑化物多功能低维材料外延晶圆的开发，研发了4英寸分子束外延技术。

而在氧化镓单晶方面，2017年，同济大学物理科学与工程学院唐慧丽副教授、徐军教授团队采用自主知识产权的导模法技术成功制备出2英寸高质量β-Ga₂O₃单晶。研究人员通过建立合理的热场温度分布，结合生长过程中的氧化气氛、气压调控，有效抑制了Ga₂O₃的分解挥发；同时解决了多晶生长、挛晶、镶嵌结构、开裂等缺陷问题。该项研究成果将有力推动我国氧化镓基电力电子器件和探测器件的发展。

除技术方面的研究外，我国第四代半导体相关的企业、项目也在陆续落地。

专业从事第四代半导体氧化镓材料开发高科技公司镓族科技

2017年，北京镓族科技有限公司（以下简称“镓族科技”）正式成立。

顺义创新示范区消息显示，镓族科技是国内首家、国际第二家专业从事第四代（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，致力于研发和生产基于超宽禁带半导体材料氧化镓的高质量单晶与外延衬底、高灵敏度日盲紫外探测器件、高频大功率器件等。

据悉，镓族科技拥有2英寸氧化镓单晶生长产线、2英寸氧化镓外延生长产线、晶体加工生产线，同时具备4-6英寸氧化镓单晶生长研发平测试和器件研发的能力。

利美科技年产2吨锑化镓晶体及13万片锑化镓晶片项目

项目位于辽宁朝阳喀左经济开发区内，总投资14000万元，其中环保投资875.5万元，项目占地面积67.22亩，项目建成后年产1900公斤锑化镓晶体、13万片（折合2英寸）锑化镓晶片。

中科院第四代半导体锑化物产业基地分项目

3月4日，山东烟台高新区福山区委常委、副区长孙韶波在高新区福山园召开中科院第四代半导体锑化物产业基地分项目洽谈视频会议。

高新区福山园官方消息显示，孙韶波表示，中科院第四代半导体锑化物产业基地分项目技术先进、国际领先，产业化程度比较成熟，对福山区打造电子信息产业具有重要推动作用，希望项目方进一步细化项目落地方案，园区也要切实加强与企业负责人的沟通交流，积极就项目落户的细节进行探讨，争取合作能够取得实质性进展，推动项目早日落地。

北京大学山西碳基薄膜电子研究院

9月，山西省与北京大学签署了《山西省人民政府与北京大学科技创新战略合作协议》，根据协议，山西省政府和北京大学共建北京大学山西碳基薄膜电子研究院，研究院设在山西大学，开展碳基半导体材料和碳基薄膜电子技术攻关，以政产学研用相结合的模式着力建设国内一流的技术创新平台和成果转化基地。

锑化物第四代半导体(山西)研究院项目

10月31日，2020中国(太原)人工智能大会在中国(太原)煤炭交易中心召开。锑化物第四代半导体(山西)研究院项目在活动上签约。

(校对/若冰)