新材料 ，未来可期

除了在硅、SiC和GaN上的努力。诸如氧化镓和金刚石等新的功率半导体材料也是业界正在攻坚的方向。在新材料的探索上，日本一直处于lingxian的地位，日本有很多企业在功率半导体、高频元件等领域拥有丰富的生产实绩。

金刚石在禁带宽度、电子迁移度、热传导率等诸多方面远远比SiC和GaN等半导体材料出色，也被誉为是“zhongji半导体材料”。不仅是半导体，金刚石也可应用于量子传感器。

日本的EDP株式会社和Orbray株式会社等日本公司都在积极推进金刚石材质的晶圆业务。其中，“Orbray”研发了一种以蓝宝石（Sapphire）为衬底，异质外延生长（Heteroepitaxial Growth）金刚石晶圆的生产方法，如今已经成功制造出直径为2英寸的晶圆。

Orbray的2英寸金刚石基板

此外，日本初创企业日本早稻田大学孵化出了一家以“实现金刚石半导体实用化”为业务目标的初创型企业Power Diamond Systems，意图将金刚石半导体行业的先驱一一川原田教授的研发成果推向实用化。川原田教授曾利用金刚石半导体的基础技术（氢终端表面），研发了金刚石场效应晶体管（FET），并为业界熟知。

日本电子设备产业新闻的报道指出，如今金刚石半导体已经开始从实验室开始迈向实用化。但要真正普及推广金刚石半导体的应用，依然需要花费很长的时间，不过已经有报道指出，最快在数年内，将会出现金刚石材质的半导体试作样品。

随着越来越多的日本企业和大学机构对金刚石和氧化镓等新材料的探索。相信将为未来的功率功率半导体器件的发展，提供更多的发展空间。

再一个极有潜力的材料是氧化镓，凭借其在接近5电子伏特的宽带隙，氧化镓lingxianGaN（3.4eV）一英里，与硅（1.1eV）相比，lingxian优势更是大到一个马拉松。在对半导体至关重要的五个特性中，高临界电场强度是β-氧化镓的最大优势。氧化镓还可以通过称为掺杂的过程使其导电性更高。这有助于打造高压开关，也可能意味着可以基于其设计功能强大的RF设备。

2023年4月，日本的Novel Crystal Technology公司正在致力于β-Ga2O3肖特基势垒二极管的商业化开发。在日本新能源产业技术总合开发机构(NEDO)的推动下，目前也已成功地进行了导入沟槽结构(Trench Structure)之耐压1,200V、低功耗氧化镓肖特基二极管的实证。

早在2021年，Novel Crystal Technology成功量产4吋氧化镓晶圆，已经于今年开始供应客户晶圆。此外，Novel Crystal Technology还计划在2023年供应6吋晶圆。2021年，Novel Crystal Technology计划投资约为20亿日元，向其公司工厂添加设备，到 2025 年，建成年产 20,000 片 100mm（4 英寸）氧化镓 (Ga2O3) 晶圆生产线。

关于氧化镓的研发，国内也已取得突破。3月14日，西安邮电大学宣布，该校陈海峰教授团队日前成功在8英寸硅片上制备出了高质量的氧化镓（GaO）外延片；此前在2月底，中国电子科技集团有限公司（中国电科）宣布，中国电科46所成功制备出我国首颗6英寸氧化镓单晶，达到国际最高水平。

结语

无论是对现有硅基功率半导体的结构创新，还是垂直GaN的突破，以及金刚石和氧化嫁等更新材料的探索，都是为了能够为行业提供更优良的解决方案。随着科技的不断进步和需求的增长，功率半导体的突破将为电子设备和能源系统带来巨大的变革和提升。

总的来说，功率半导体在新材料和新结构技术的不断突破下，发展前景非常令人期待。