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报告简介
2023年3月西安邮电大学新型半导体器件与材料重点实验室的陈海峰教授团队成功在8英寸硅片上制备出了高质量的氧化镓外延片,这一成果标志着该校在超宽禁带半导体研究上取得重要进展。 近年来,我国在氧化镓的制备上连续取得突破性进展,从去年的2英寸到6英寸,再到最新的8英寸,氧化镓制备技术越来越成熟。 2023年2月,我国首颗6英寸氧化镓单晶被成功制备,中国电科46所成功构建了适用于6英寸氧化镓单晶生长的热场结构,突破了6英寸氧化镓单晶生长技术,可用于6英寸氧化镓单晶衬底片的研制,达到国际最高水平。 2022年12月,铭镓半导体完成了4英寸氧化镓晶圆衬底技术突破,成为国内首个掌握第四代半导体氧化镓材料4英寸(001)相单晶衬底生长技术的产业化公司。 2022年5月,浙大杭州科创中心首次采用新技术路线成功制备2英寸 (50.8 mm)的氧化镓晶圆,而使用这种具有完全自主知识产权技术生产的2英寸氧化镓晶圆在国际上为首次。 在氧化镓研究上,科技日报2023年2月份报道,我国科研人员为氧化镓晶体管找到新结构方案。中国科学技术大学分别采用氧气氛围退火和氮离子注入技术,首次研制出了氧化镓垂直槽栅场效应晶体管。研究人员表示,这两项工作为氧化镓晶体管找到了新的技术路线和结构方案。 2023年3月中国电科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。 氧化镓:第四代半导体材料的佼佼者 氧化镓的别名是三氧化二镓,氧化镓(Ga2O3)是一种宽禁带半导体,也是一种透明的氧化物半导体材料,在光电子器件方面有广阔的应用前景,被用作于 Ga 基半导体材料的绝缘层,以及紫外线滤光片。 氧化镓是一种新型超宽禁带半导体材料,是被国际普遍关注并认可已开启产业化的第四代半导体材料。与碳化硅、氮化镓等第三代半导体相比,氧化镓的禁带宽度远高于后两者,其禁带宽度达到4.9eV,高于碳化硅的3.25eV和氮化镓的3.4eV。而氧化镓的击穿场强理论上可以达到8eV/cm,是氮化镓的2.5倍,是碳化硅的3倍多。 从功率半导体特性来看,与前代半导体材料相比,氧化镓材料具备更高的击穿电场强度与更低的导通电阻,从而能量损耗更低,功率转换效率更高。相关统计数据显示,氧化镓的损耗理论上是硅的1/3000、碳化硅的1/6、氮化镓的1/3。 另外,氧化镓具有良好的化学和热稳定性,成本低,制备方法简便、便于批量生产,在产业化方面优势明显。 氧化镓性能优势显著,但仍存在明显短板和应用瓶颈。氧化镓热导率仅为碳化硅的十分之一,是硅的五分之一。这也就意味着以氧化镓为材料基础的半导体器件存在着很大的散热难题,业界也一直在寻求更好的方法去优化和改善这一问题。 美国、日本、欧洲、韩国、台湾和中国正在开发氧化镓晶圆和器件。当美国政府对氧化镓的国家安全影响发出警告时,日本正在引领其商业化。其中,有三家公司作为氧化镓衬底、晶圆和器件的开发商和制造商脱颖而出,分别是美国的Kyma Technologies和日本的FLOSFIA和Novel Crystal Technology。 Novel CrystalTechnology 全球首次量产了100mm 4 英寸的“氧化镓”晶圆。 2021年该公司量产了以新一代功率半导体材料“氧化镓”制成的100mm 晶圆,这还是全球首次。这次量产的新一代晶圆可以使用原有100mm 晶圆的设备制造新一代产品,有效保护了企业的投资。 2022年Novell与大阳日酸株式会社、东京农业技术大学合作,将备受关注的氧化镓(β-Ga2O3)用HVPE法成功地在6英寸晶圆上沉积。 2022年三菱重工、丰田汽车子公司电装和日本开发银行投资的Flosfia将大规模生产使用氧化镓(硅的替代品)作为半导体材料的功率半导体。 我国科学家成功在8英寸硅片上制备出了高质量的氧化镓外延片。 政策层面,我国对氧化镓的关注度也不断增强。早在2018年,我国已启动了包括氧化镓、金刚石、氮化硼等在内的超宽禁带半导体材料的探索和研究。2022年,科技部将氧化镓列入“十四五”重点研发计划。 国内氧化镓材料研究单位主要包括中电科46所、深圳进化半导体、上海光机所、镓族科技、铭镓半导体、富加镓业等。此外,数十家高校院所积极展开氧化镓项目的研发工作,积累了丰富的技术成果。随着市场需求持续旺盛,这些科研成果有望逐步落地。 氧化镓市场发展潜力巨大 氧化镓产业化也在进行中。2022年6月30日,铭镓半导体完成近亿元A轮融资,融资将主要用于氧化镓项目的扩产与研发,预计2023年底将建成国内首条集晶体生长、晶体加工、薄膜外延于一体的氧化镓完整产业线。 氧化镓是第四代半导体材料,在市场对性能好、损耗低、功率密度高的功率器件需求不断释放背景下,氧化镓市场发展潜力巨大。
报告目录
2024-2029年我国氧化镓产业深度分析及发展格局预测研究报告
第一章 中国氧化镓行业概述 10
第一节 氧化镓行业相关分析 10
一、行业定义 10
二、行业特征 11
三、行业应用 12
四、行业地位 13
第二节 氧化镓产业链概述 14
第二章 全球氧化镓行业发展分析 16
第一节 全球氧化镓行业状况 16
第二节 全球氧化镓行业规模 18
第三节 氧化镓行业主要区域 19
一、美国 19
二、日本 20
三、韩国 21
第四节 全球氧化镓行业主要公司 22
一、Novel CrystalTechnology 22
二、FLOSFIA 32
三、Kyma 35
第三章 中国氧化镓行业环境分析(PEST) 38
第一节 经济环境 38
第二节 政策环境 41
一、国家政策 41
二、氧化镓行业出口政策 42
三、氧化镓材料行业技术政策 43
第三节 社会环境 43
第四节 技术环境 44
第四章 中国氧化镓行业发展分析 50
第一节 2020-2023年中国氧化镓行业的发展 50
一、中国氧化镓行业的发展概况 50
二、2020-2023年中国氧化镓行业市场规模及增长分析 52
第二节 2020-2023年中国氧化镓市场供应分析 52
一、2020-2023年中国氧化镓市场产量现状 52
二、氧化镓市场供应结构(国产/进口) 53
三、氧化镓市场供应地区结构 53
第三节 2020-2023年中国氧化镓市场需求分析 54
一、2020-2023年中国氧化镓市场需求现状 54
二、2023年中国氧化镓市场需求结构(细分) 55
第四节 2023年中国氧化镓目标市场分析 55
一、2023年中国氧化镓产品目标市场界定 55
二、2023年中国氧化镓需求市场份额 57
第五节 中国氧化镓价格及预测 57
一、主要产品价格 57
二、价格影响因素 58
三、未来价格预测 59
第六节 中国氧化镓行业发展存在的问题 59
第五章中国氧化镓省市状况分析 60
第一节 北京 60
一、行业发展环境分析 60
二、行业产业政策分析 61
三、行业项目布局分析 64
第二节 深圳 65
一、行业发展环境分析 65
二、行业产业政策分析 67
三、行业项目布局分析 69
第二节 杭州 71
一、行业发展环境分析 71
二、行业产业政策分析 72
三、行业项目布局分析 74
第六章中国氧化镓行业财务现状 79
第一节 2020-2023年中国氧化镓行业整体运行指标 79
第二节 2020-2023年中国氧化镓行业亏损指标分析 79
第三节 2020-2023年中国氧化镓行业盈利指标分析 80
第四节 2020-2023年中国氧化镓行业运营指标分析 80
第五节 2020-2023年中国氧化镓行业负债指标分析 80
第七章 2020-2023年中国氧化镓行业竞争分析 81
第一节 国内生产企业状况 81
一、主要重点企业 81
二、主要研究机构 82
三、企业业务分布 83
四、企业规模经济效益 84
第二节 中国氧化镓行业企业竞争要素 84
第八章中国氧化镓行业重点机构分析 85
第一节 杭州富加镓业 85
一、企业基本状况 85
二、企业主要业务 86
三、企业研究进展 87
四、公司占有率分析 90
五、公司发展战略 90
六、氧化镓项目拟在建分析 91
第二节 镓族科技 92
一、企业概述 92
二、企业业务 92
三、企业融资进展 93
四、应用客户群分析 93
五、公司占有率分析 93
六、氧化镓项目拟在建分析 94
第三节 进化半导体 94
一、企业概述 94
二、企业业务 95
三、企业研究进展 96
四、企业融资进展 98
五、公司占有率分析 98
六、应用客户群分析 98
第四节 北京铭镓半导体 99
一、企业概述 99
二、企业业务 99
三、企业研究进展 101
四、企业融资 102
五、公司占有率分析 102
六、氧化镓项目拟在建分析 103
第五节 西安邮电大学 103
一、机构概述 103
二、研究进展 105
第六节 中国科学技术大学 107
一、机构概述 107
二、研究进展 108
第七节中国电科46所 120
一、机构概述 120
二、研究进展 122
第八节 深圳平湖实验室 123
一、机构概述 123
二、研究进展 125
第九章中国氧化镓行业投资状况分析 127
第一节 氧化镓行业投资概述 127
一、2021-2023年投资规模 127
二、2023年投资结构分析 128
第三节 氧化镓行业投资机会分析 129
第四节 氧化镓行业投资前景分析 129
一、行业市场发展前景分析 129
二、行业市场主要应用领域带动商机 131
第十章中国氧化镓行业发展趋势与规划建议 132
第一节 中国氧化镓市场趋势预测 132
一、2024-2029年我国氧化镓市场竞争趋势 132
二、2024-2029年我国氧化镓发展趋势预测 133
第二节 中国氧化镓市场供给趋势预测 134
一、2024-2029年氧化镓产品技术趋势 134
二、2024-2029年氧化镓产量规模预测 139
第三节 中国氧化镓市场需求趋势预测 139
一、2024-2029年氧化镓市场需求规模 139
二、2024-2029年氧化镓需求量预测 140
三、2024-2029年氧化镓价格预测 140
第十一章中国氧化镓行业发展策略分析 141
第一节 企业市场策略分析 141
一、研发策略分析 141
二、渠道策略分析 142
第二节 企业销售策略分析 142
一、产品定位策略分析 142
二、企业营销策略分析 142
第三节 中国氧化镓行业发展策略 143
图表目录
图表 1:氧化镓产品示意图 7
图表 2:氧化镓的晶体结构 7
图表 3:氧化镓晶体结构及相互转化关系 7
图表 4:五种半导体材料的性能雷达图 9
图表 5:氧化镓应用 9
图表 6:按照禁带宽度排序的半导体材料 11
图表 7:氧化镓产业链 11
图表 8:氧化镓产业链格局 12
图表 9:Kyma公司氧化镓相关产品和服务 16
图表 10:Novel CrystalTechnology公司产品 20
图表 11:长沟道横向晶体管的截面和沟道迁移率 24
图表 12:β-Ga2O3 DI-MOS晶体管的截面和静态特性 24
图表 13:β-Ga2O3 DI-MOS晶体管击穿电压波形 25
图表 14:同步辐射x射线地形图 26
图表 15:2017-2024年Novel CrystalTechnology技术里程 26
图表 16:βga2O3晶圆片和块状晶体 27
图表 17:其他半导体材料和α-Ga2o3的定位 30
图表 18:日本FLOSFIA公司的氧化镓功率器件市场战略 31
图表 19:Kyma公司氧化镓产品 33
图表 20:氧化镓衬底 34
图表 21:2020-2024年国内生产总值及其增长速度 36
图表 22:2020-2024年我国工业企业营业收入 37
图表 23:2020-2024年我国固定资产投资规模 38
图表 24:近年来我国氧化镓相关政策 39
图表 25:镓的化合物出口管制 39
图表 26:近30年全球氧化镓专利申请量趋势 41
图表 27:近30年主要国家/地区申请量趋势 42
图表 28:全球氧化镓主要专利权人及其专利申请量 43
图表 29:工艺流程图 44
图表 30:导模法生长晶体示意图 44
图表 31:年产500片大尺寸高性能导电型氧化镓单晶衬底和外延片生产设备 46
图表 32:2020-2023年中国氧化镓行业规模及增长率 49
图表 33:2020-2023年中国氧化镓行业产量规模及增长率 49
图表 34:2020-2023年我国氧化镓市场供应结构 50
图表 35:2023年我国氧化镓市场供给地区结构 50
图表 36:2020-2023年中国氧化镓行业需求量规模及增长率 51
图表 37:2023年我国氧化镓市场需求结构 52
图表 38:2英寸带有GaN外延层的Synoptics氧化镓晶体管 53
图表 39:2023年中国氧化镓需求市场份额 54
图表 40:2020-2023年我国氧化镓行业市场价格 54
图表 41:2020-2023年北京集成电路产量 57
图表 42:2020-2023年北京集成电路行业规模 58
图表 43:北京集成电路项目布局 61
图表 44:2020-2023年深圳集成电路产量 63
图表 45:2020-2024年深圳集成电路行业规模 63
图表 46:深圳半导体发展战略 65
图表 47:深圳集成电路项目布局 66
图表 48:2020-2023年杭州集成电路产量 68
图表 49:2020-2023年杭州集成电路行业规模 69
图表 50:杭州集成电路区域 71
图表 51:大尺寸氧化镓半导体材料与高性能器件研究项目 72
图表 52:2英寸氧化镓单晶 73
图表 53:2024年10月杭州公司生产出超厚6英寸氧化镓单晶 74
图表 54:2020-2023年我国氧化镓行业指标 76
图表 55:2020-2023年我国氧化镓行业指标 76
图表 56:2020-2023年我国氧化镓行业盈利指标 77
图表 57:2020-2023年我国氧化镓行业运营指标 77
图表 58:2021-2023年我国氧化镓行业负债指标 77
图表 59:我国氧化镓行业重点公司 78
图表 60:我国氧化镓行业主要研究机构 79
图表 61:我国氧化镓产业链研发单位和企业 80
图表 62:富加镓业氧化镓产品 83
图表 63:公司氧化镓外延片 84
图表 64:VB法氧化镓晶锭 84
图表 65:VB法氧化镓晶圆片 85
图表 66:氧化镓MOSFET的直流输出特性曲线和击穿曲线 86
图表 67:2020-2023年杭州富加镓业科技有限公司占有率 87
图表 68:6英寸氧化镓单晶衬底及外延片生长线 88
图表 69:镓族科技产品 89
图表 70:2020-2023年北京镓族科技有限公司占有率 90
图表 71:氧化镓衬底及外延 92
图表 72:其他化合物衬底 93
图表 73:2020-2023年进化半导体 (深圳) 有限公司占有率 95
图表 74:北京铭镓半导体业务产品 96
图表 75:氧化家单晶产品 97
图表 76:氧化家单晶衬底规格参数表 97
图表 77:氧化家外延片产品 98
图表 78:2021-2023年北京铭镓半导体有限公司占有率 99
图表 79:8英寸硅片上的氧化镓外延片 103
图表 80:结终端扩展氧化镓肖特基二极管 105
图表 81:对向光栅(OPG)光电探测器概念及基本特性 107
图表 82:第四十六研究所产量产品 118
图表 83:科研平台 120
图表 84:仿真设计平台 121
图表 85:β相氧化镓晶体结构及能带结构图 122
图表 86:2021-2023年我国氧化镓行业投资规模 124
图表 87:2023年我国氧化镓行业投资结构 125
图表 88:Ga2O3产业路径 126
图表 89:全球功率器件市场和氧化镓功率器件市场规模(百万美元) 127
图表 90:氧化镓在功率器件市场细分预测 129
图表 91:半导体材料的长晶工艺对比 131
图表 92:直拉法生长氧化镓的示意图 132
图表 93:两种有铱法生长氧化镓的示意图及其氧化镓单晶产物:(左)直拉法;(右)导模法 133
图表 94:无铱法与导模生长氧化镓的工艺流程 133
图表 95:有铱法生长氧化镓衬底的成本分析 134
图表 96:氧化镓的掺杂与器件应用 135
图表 97:2024-2029年氧化镓行业产量预测 136
图表 98:2024-2029年氧化镓行业需求规模预测 137
图表 99:2024-2029年氧化镓行业需求量预测 137
图表 100:2024-2029年氧化镓行业价格预测 137
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