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(2)

采访中，张辉还自豪地告诉记者：“铸造法还有一个显著的产业化优点，技术路线和工艺相对简单、流程也短……这些均有利于实现自动控制。可以说，随着工艺的成熟，可大幅降低生产中的人力成本。并且，氧化镓有可能像硅单晶材料一样，做出高质量大尺寸的单晶衬底，为了实现这一目标，还需要解决晶体中的应力问题。”

按照张辉的战略规划，氧化镓2英寸、4英寸、6英寸，以致8英寸衬底……这些都是镓仁半导体在今后需要突破、实现的目标。

03——————————研发大尺寸衬底，静待爆发前夜

大尺寸和高质量一直是张辉和镓仁半导体研发的方向。

据张辉透露，目前利用铸造技术制备大尺寸氧化镓晶体的技术路径已经走通，接下来主要是工艺的优化。

“铸造法中，团队通过解决氧化镓的固液界面失稳、籽晶热冲击产生高密度位错、温度梯度的调控以及晶体开裂等诸多问题，优化了铸造工艺，突破了生长、加工等工艺中各项技术难题后，已经获得了高质量氧化镓单晶衬底。同时，公司已获得了国内十余项授权专利，并且国际专利也在受理中。”

而要从2英寸、4英寸等小尺寸到最终的6英寸、8英寸大尺寸衬底，张辉表示，还需要在工艺上进行反复研究，优化温度梯度。

“铸造法最大的特点是成本低、产量大、工艺简单，之前学术界、产业界都没有想到能利用铸造法制备氧化镓单晶，而团队通过技术突破，成功地获得高质量的氧化镓单晶材料，用事实证明了这是一条可行的新的技术路线。如果今后能进一步将晶体生长的温度梯度控制好，可能可以实现更大尺寸的氧化镓单晶生长。”

这些突破和新认知，都与硅材料国家重点实验室在硅晶体材料的研发、成果转化有几十年经验积累息息相关，需要技术团队在晶体生长领域对材料的每一种生长技术、原理、工艺、设备都非常了解，能够实现触类旁通，开发出氧化镓新的生长方法。

截至目前，张辉表示，镓仁半导体已实现了2英寸氧化镓衬底的中试，良品率已经高于碳化硅，4英寸产品即将突破。“第一轮天使轮完成后，公司加大了对研发人员的招募，目前团队已有30余人，绝大部分是具有博士、硕士学位的研发人员，其背景涵盖物理、化学、材料及半导体器件等领域，形成了多学科交叉融合的优秀团队。

从产业链环节上看，张辉称，上游氧化镓原料的品质还需要进一步提高，现在氧化镓的纯度基本上是五个“9”，与电子级硅原料差距较大，所以其纯度还有很大提升空间。“材料纯度的高低直接影响了器件的性能和应用，比如在电网应用时，器件要稳定工作，不能断电，否则将给电网带来灾难。所以在研发时，团队也跟国内上游几家氧化镓原料企业保持紧密合作，以保持供应链的稳定。”

中游氧化镓单晶生长的核心是装备。我们的铸造设备坚持自研，同步公司已经开展外延的研发，将努力为器件厂家提供高质量的氧化镓外延片。在衬底、外延研发完成后，将进一步推动下游应用，有望将氧化镓器件应用于国防军工、国家电网、新能源汽车、轨道交通、5G通信等重要领域。

从2018年成立团队研发，到2022年产业化建立公司完成天使轮融资；从大学老师，到下海实干创业。，一步一个脚印，张辉和团队埋头实干，做出了不错的成果。在有了2英寸氧化镓单晶产品之后，张辉有信心研发出更大尺寸、更高质量、更低成本的氧化镓单晶产品。按张辉的话说，现在正静待产业的爆发，让梦想照亮现实。

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陈美

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