连线创始人|镓仁半导体创始人张辉：让氧化镓半导体材料从实验室走向产业化
①“氧化镓材料的研发绝不能停留于实验室，必须要走出去，实现产业化。”
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本期访谈人物：
镓仁半导体创始人 张辉
“氧化镓材料的研发绝不能停留于实验室，必须要走出去，实现产业化。”
▍个人介绍
张辉，浙江大学、杭州国际科创中心教授，深耕于晶体生长及半导体材料研究；2005年在浙江大学获得博士学位，2009年-2011年在美国圣路易斯华盛顿大学做访问学者。
▍第一标签
氧化镓材料突破者
▍公司简介
杭州镓仁半导体成立于2022年9月，是一家专注于氧化镓等超宽禁带半导体单晶衬底及外延材料研发的科技型企业。公司开创了非导模法氧化镓单晶生长新技术，突破了国际市场对氧化镓材料的垄断，可提供具有完全自主知识产权的氧化镓单晶衬底材料。目前，公司已形成一支以中科院院士为首席顾问的研发和生产团队，持续为我国电力电子等产业的发展提供材料保障。
成立仅一年，镓仁半导体就完成数千万的天使轮融资，作为创始人，张辉近日接受了《科创板日报》记者的专访。他表示，从浙江大学本科和博士毕业之后，一直在晶体生长方向潜心研究。“当看到中国半导体产业受到封锁、限制，决心通过科技成果转化，做出一款能满足国家重大需求的半导体材料产品，以解决卡脖子难题。”据张辉介绍，公司氧化镓材料的研究，起源于浙江大学硅材料国家重点实验室。该实验室是首批建成开放的国家重点实验室之一，是我国半导体硅材料研究、开发和人才培养的主要基地，在硅材料基础研究和技术开发领域，为我国半导体硅材料产业提供了重要技术支撑。2018年，在学术带头人杨德仁院士的设计和指导下，镓仁半导体创始人张辉与团队成员在一起开始研发氧化镓单晶材料，仅隔两年，就在浙江大学杭州国际科创中心开展了氧化镓单晶小试。01——————————国家重点实验室走出的创业家
张辉口中的浙江大学硅材料国家重点实验室历史悠久，1985年由原国家计委批准投资建设，1988年正式对外开放，是国内最早建成开放的国家重点实验室之一。
这一实验室产出过多个科技转化成果，孵化出多家上市企业，比如国内微电子硅单晶的头部企业浙江金瑞泓，光伏行业的常州时创能源等公司，都有实验室转化的技术，培养的学生中有不少已成为知名企业的骨干……
在浓郁创业氛围下，怀揣梦想的张辉，也开启了自己的创业之旅。
秉承硅材料国家重点实验室创始人阙端麟院士的理念，时任国家重点室主任的杨德仁院士一直倡导“产、学、研”的模式，推动科学研究服务于国家的经济建设。2018年，在杨德仁院士的安排和直接指导下，张辉与夏宁博士一起在实验室开始了氧化镓材料的研发与产业化的研究。当时，张辉就有一个意识：氧化镓材料的研发绝不能停留于实验室，必须要走出去，实现产业化。
在张辉看来，在宽禁带半导体材料中，除了氧化镓以外，其他材料如氮化镓、碳化硅、氮化铝，金刚石等目前主要是通过气相法来实现，而氧化镓是唯一可用常压熔体法制备的宽禁带半导体材料，即从熔体（液相）中凝固形成单晶的方法，此类方法在硅晶体的制备中已取得巨大成功。当确定氧化镓衬底材料是目前整个产业链的瓶颈之后，张辉和团队意识到，只有提升材料的生长速度，降低成本，并提高晶体质量，才能真正促使氧化镓产业化。
2020年前后，通过不懈的努力和研究，终于在实验室成功生长了小直径的氧化镓晶体，掌握了初步生长技术。此时，浙江大学杭州国际科创中心的成立，给该项目带来了新的机遇。作为杭州国际科创中心支持的研发项目，得益于中心灵活的科研体制，不仅在技术上取得进一步突破，成功生长出2英寸的氧化镓单晶，实现了氧化镓单晶材料的小试。而且，在中心的支持下，成功孵化了镓仁半导体公司，开始了氧化镓半导体材料的产业化之路。
012——————————低成本照亮产业规模化之道
在镓仁半导体同事的印象中，张辉是完全的技术派，通过硬技术走出一条道。而张辉自己明白，技术在实验室里与产业界有着巨大的区别。
张辉告诉《科创板日报》记者，想做产业化除了材料本身性能好以外，还有非常重要的因素，即生产成本要低。“现在，碳化硅材料仍非常昂贵，碳化硅功率器件价格数倍于硅基器件。作为第四代半导体材料，氧化镓与碳化硅的竞争焦点就是低成本。”
张辉对于氧化镓产业的发展和迭代十分了解。他说，“日本等西方国家均采用导模法，但这一方法需要用到大量金属铱来制作坩埚，通常情况下4英寸氧化镓的坩埚至少需要用到5Kg铱；而铱是一种贵金属，价格昂贵，导致氧化镓成本高。同时，导模法的技术路线可能会引发知识产权纠纷。”
基于这些考虑，在2018年创业时，张辉就在想能不能走出一条既能大幅降低氧化镓成本，又有自主知识产权的技术路线。
回忆当初的研发，张辉说道，在三年研发和迭代过程中，团队对氧化镓材料的研发进行了非常多的尝试和新方法研究；现在镓仁半导体已完全掌握了一套全新的、具有完全自主知识产权的核心技术，即铸造法。而该方法的获得，源于一个偶然的机会。
“在做氧化镓直拉法时，我们偶然发现了铸造法，铸造法是一种全新的氧化镓晶体生长方法，这种方法拥有多种好处，一是可以大幅减少铱的用量，经过初步测算，可减少近80%；二是因为铱坩埚暴露在氧化环境中面积更少，每次坩埚的损耗也小。”这一肉眼可见的成本降低，让处于一线研究的张辉和团队大为振奋，降低了成本就意味着可以推动大规模产业化。
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