行業的領先廠商
既然這個材料擁有這么領先的性能，自然在全球也有不少的公司投入其中。首先看日本方面，據半導體行業觀察了解，京都大學投資的Flosfia、NICT和田村制作所投資的Novel Crystal是最領先的Ga2O3供應商。
相關資料顯示，Flosfia成立于2011年3月，由京都大學研究人員Toshimi Hitora，Shizuo Fujita和Kentaro Kaneko共同創立，不同于世界其他地區對GaN或SiC外延生長的方法研究，Flosfia的研究人員開發了一種新型的制備方法，它是將氧化鎵層沉積于藍寶石襯底上來制備功率器件。這主要依賴于其一項名為“Mist Epitaxy”（噴霧干燥法）的化學氣相沉積工藝。
Mist Epitaxy簡單介紹
我們知道，傳統的化學氣相沉積法（Chemical Vapor Deposition；CVD）是在真空狀態下借反應氣體間的化學反應產生所需要的薄膜，但大面積化有其困難，花費成本大也是問題點之一。但Flosfia所采用的Mist Epitaxy是將液體霧化之后再應用至成膜制程上。由于原料為液體，所以原料的選擇性大幅提高，不需真空處理亦使得大面積化變得可行，這就有助于降低成本支出。
按照Flosfia官方所說，他們所產生的MISTDRY技術使他們能夠基于氧化鎵制造二極管和晶體管，而這些二極管和晶體管只需要比以前的體積少十分之一的電源。
傳統SBD同樣Flosfia的SBD的對比
從官網可以看到，公司在2015年所首發的肖特基勢壘二極管（SBD）已經送樣，而其521V耐壓器件的導通電阻僅為為0.1mΩcm2，855V耐壓的SBD導通電阻也只是為0.4mΩcm2。由此足以見證到這些器件的優勢。
因為材料屬性的原因，有專家認為用氧化鎵無法制造P型半導體。但京都大學的Shizuo Fujita與Flosfia合作在2018年成功開發出具有藍寶石結構的Ga2O3絕緣效應晶體管（MOSFET），根據這項研究的結果，功率轉換器的小型化可能會達到十分之幾，并且降低成本的效果有望達到總功率轉換器的50％。這就讓這項技術和產品有望應用于需要安全性的各種電源中，并有望支持電動汽車和小型AC適配器的普及。
同樣也是在2018年，電裝與Flosfia決定共同開發面向車載應用的下一代Power半導體材料氧化鎵（α-Ga2O3）。據電裝表示，通過這兩家公司對面向車載的氧化鎵（α-Ga2O3）的聯合開發，汽車電動化的主要單元PCU的技術革新指日可待。此技術將對電動汽車的更輕量化發展，燃料費用的節約改善起到積極作用，從而實現人、車、環境和諧共存。
從Flosfia的報道可以看到，他們也計劃今年擴大規模，并實現量產。
Novel Crystal Technology（以下簡稱NCT）則成立于2015年，公司所采用的方案是基于HVPE生長的Ga2O3平面外延芯片，他們的目標是加快超低損耗，低成本β-Ga2O3功率器件的產品開發。開發出β-Ga2O3功率器件。
資料顯示，NCT已經成功開發，制造和銷售了直徑最大為4英寸的氧化鎵晶片。而在2017年11月，Nove Crystal Technology與Tamura Corporation合作成功開發了世界上第一個由氧化鎵外延膜制成的溝槽MOS型功率晶體管，其功耗僅為傳統硅MOSFET的1/1000。
氧化鎵溝槽MOS型功率晶體管的示意圖
按照他們的規劃，從2019財年下半年開始，NCT將開始提供擊穿電壓為650-V的β-Ga2O3溝槽型SBD的10-30 A樣品。他們還打算從2021年開始推進大規模生產的準備工作。公司還致力于快速開發100A級別的β-Ga2O3功率器件。
自2012年以后，業界不斷公布關于氧化稼功率元件的研發、試做成果。迄今為止，已經試做了橫型MES FET、橫型MOS FET、Normally Off的縱型MIS FET。在SBD的實驗中，已經證明了氮化鎵器件的導通電阻比碳化硅的SBD低得多！在初級試驗階段就可以證明其性能超過碳化硅功率元件。而現在參加研發的日本企業持續增加。
來到美國方面，在今年六月，美國紐約州立大學布法羅分校（the University at Buffalo）正在研發一款基于氧化鎵的晶體管，據他們介紹，基于這種晶體管打造的器件能夠處理8000V以上的電壓，而且只有一張紙那么薄。可以幫助制造出更小、更高效的電子系統，用在電動汽車、機車和飛機等場景。
此外，美國佛羅里達大學、美國海軍研究實驗室和韓國大學的研究人員也在研究氧化鎵MOSFET。佛羅里達大學材料科學與工程教授Stephen Pearton表示，它們看好氧化鎵作為MOSFET的發展潛力。
中國在這個領域的現狀
面對這項新技術，國內表現又是如何呢? 讓我們從網上的材料一窺其蛛絲馬跡。
據觀察者網在2019年2月的報道，中國電科46所經過多年氧化鎵晶體生長技術探索，通過改進熱場結構、優化生長氣氛和晶體生長工藝，有效解決了晶體生長過程中原料分解、多晶形成、晶體開裂等問題，采用導模法成功制備出高質量的4英寸氧化鎵單晶。報道指出，中國電科46所制備的氧化鎵單晶的寬度接近100mm，總長度達到250mm，可加工出4英寸晶圓、3英寸晶圓和2英寸晶圓。經測試，晶體具有很好的結晶質量，將為國內相關器件的研制提供有力支撐。
在2019年12月，中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員歐欣課題組和西安電子科技大學郝躍課題組教授韓根全攜手。在氧化鎵功率器件領域取得了新進展。
據中國科學院上海微系統與信息技術研究所報道，歐欣課題組和韓根全課題組利用“萬能離子刀”智能剝離與轉移技術，首次將晶圓級β-Ga2O3單晶薄膜（<400 nm）與高導熱的Si和4H-SiC襯底晶圓級集成，并制備出高性能器件。報道指出，該工作在超寬禁帶材料與功率器件領域具有里程碑式的重要意義。首先，異質集成為Ga2O3晶圓散熱問題提供了最優解決方案，勢必推動高性能Ga2O3器件研究的發展；其次，該研究將為我國Ga2O3基礎研究和工程化提供優質的高導熱襯底材料，推動Ga2O3在高功率器件領域的規模化應用。
而在今年六月，復旦大學方志來團隊在p型氧化鎵深紫外日盲探測器研究中取得重要進展。報道表示，方志來團隊采用固-固相變原位摻雜技術，同時實現了高摻雜濃度、高晶體質量與能帶工程，從而部分解決了氧化鎵的p型摻雜困難問題。
結語
可以肯定的是，氧化鎵是一個很好的材料，但從西安電子科技大學郝躍院士在《半導體學報》的報道看來，氧化鎵氧的低熱導率問題值得關注，而P型摻雜依然是一個巨大的挑戰。其他挑戰還包括研制出具有低缺陷密度高可靠的柵介質、更低阻值的歐姆接觸、更有效的終端技術比如場版和金屬環用來提高擊穿電場、更低缺陷密度及更耐壓的Ga2O3外延層以及更大更便宜的單晶襯底。
“在充分考慮并解決了不局限于上述問題，氧化鎵功率器件的明天便會大放光彩，為高效能功率器件的選擇提供新的方案。”郝躍院士在報道中強調。