第四代半导体材料氧化镓的产业链包括单晶衬底制备、薄膜外延技术及器件制造等核心环节，富加镓业在这些环节持续突破，加速氧化镓的商业化进程，是推动技术研发向应用转化的典型案例之一。
在全球能源转型与智能化浪潮的驱动下，氧化镓（Ga2O3 ）作为超宽禁带半导体的新星，凭借其高达4.8 ～ 4.9 电子伏特的禁带宽度及比第三代半导体材料碳化硅（SiC）高出3倍以上的理论击穿电场强度，在新能源汽车、轨道交通、光风机电等对电压等级和安全性要求极高的领域，是理想的材料选择。
这种超宽禁带半导体材料展现出三大核心竞争优势：在器件性能方面，氧化镓实现了代际突破——相较于传统硅基器件，氧化镓导通电阻降低、功率器件能量损耗下降；在产业化成本方面，相比碳化硅材料，氧化镓的单晶制备成本大幅度降低，且兼容硅基晶圆厂的工艺设备，显著缩短产业化周期；在节能与小型化潜力方面，氧化镓凭借其远优于硅材料的功率密度优势，能有效缩小器件体积，助力设备轻量化。
氧化镓技术的商业化仍面临诸多挑战：首先，大尺寸单晶衬底的制备技术尚未成熟，严重制约了材料规模化生产和应用。其次，外延薄膜作为连接氧化镓衬底与器件的关键环节，其品质直接影响器件性能。在这一背景下，国内率先探索氧化镓的企业与团队正加速研发，推动上述两大关键领域的技术突破，为氧化镓半导体的产业化铺路。
由杭州光机所孵化的富加镓业正是代表之一。2024年9月，富加镓业在杭州富阳启动建设国内首条6英寸氧化镓单晶及外延片生产线，这是第四代半导体材料产业化进程的重大突破。今年9月，富加镓业又宣布完成A+轮融资，融资金额近亿元，这轮融资也将主要用于建设这条生产线。它集成了单晶生长、衬底加工、 外延及检测等多个环节，项目建成后将具备年产1万片6英寸氧化镓材料的能力。
整条产线将配备“一键长晶”单晶生长设备、多线切割设备、高精度研磨抛光设备等确保生产过程的高度自动化和智能化。建成后可实现研发成果向规模化生产的跨越，加速新能源汽车、智能电网等万亿级市场的应用渗透。
从富加镓业的研发思路来看，它强调打通“单晶—外延—器件—应用”全链路，并通过在单晶、MOCVD外延等领域协同突破，跨越实验室与产线，加速氧化镓时代到来。
单晶衬底双技术路线布局
在单晶衬底方面， 富加镓业通过双技术路线布局，包括导模法（EFG）与氧化镓坩埚下降法（VB）。
首先，针对6英寸氧化镓单晶生长，富加镓业采用导模法，并推出“一键长晶”装备。导模法凭借其工艺成熟度及显著的规模化生产潜力，是当前氧化镓单晶材料制备的首选技术路线。而这一技术路线面临大尺寸、高品质氧化镓晶体生长效率与成本优化的挑战。自动化制备能力不仅是企业核心竞争力的重要指标，也能降低对高端技术人才依赖的关键途径。
由此，富加镓业布局人工智能驱动的EFG“一键长晶”设备，通过动态优化生长参数，实现了从引晶、缩颈、放肩到等径晶体生长全流程智控。该技术不仅攻克了晶体生长高端人才依赖难题，将晶体良品率提升至 90%以上，更推动氧化镓生产进入智能化阶段。
其次，基于模拟仿真技术，富加镓业成功研制氧化镓坩埚下降法并实现 6 英寸氧化镓单晶生长。坩埚下降法突破了传统导模法工艺的生长片状材料的局限，大幅减少贵金属用量，从而有效降低了单晶的生长成本。
此外，坩埚下降法具有温场和生长界面稳定的特性，更适配生产的自动化和规模化，也更易于实现大尺寸、高质量氧化镓晶体的生长。
外延薄膜的并行路线协同
在氧化镓外延技术领域，富加镓业也采用双技术协同路线，同步推进金属有机化学气相沉积（MOCVD）和分子束外延（MBE）两大工艺的开发。这两种工艺均为目前半导体材料制备领域广泛采用的主流外延技术。通过这一双轨布局，富加镓业不仅实现 4 英寸和6英寸氧化镓外延片的产业化突破，满足主流市场应用需求，还通过工艺协同创新，破解行业技术瓶颈。
MOCVD外延技术拥有较高的晶体生长质量、优异的厚度均匀性、高效的沉积速率及精准的掺杂控制能力。该项技术在第二代和第三代半导体材料中已实现规模化量产，为高性能器件的发展提供了可靠的技术支撑。但长期以来，背景载流子浓度高和缺陷密度高等技术难题，制约着MOCVD外延生长氧化镓薄膜。
2025年3月，富加镓业宣布在氧化镓MOCVD同质外延技术方面取得重大突破。它在自主生产的氧化镓单晶衬底上，通过衬底表面优化和多步外延生长等工艺策略，制备出厚度超过10微米的外延薄膜。这一成果显著提高外延薄膜的晶体质量和厚度，并实现低背景载流子浓度和高迁移率的氧化镓同质外延薄膜。
经中国电子材料行业协会检测，其关键性能指标超越国际竞品，刷新全球同质外延技术天花板。加上MOCVD外延技术路线具备量产大厚度、高质量氧化镓同质外延片的能力，此次突破为氧化镓功率器件的开发提供了材料支撑保障，后续该材料可用于新能源汽车高压平台、智能电网柔性输电装置等高端装备。
再看MBE外延工艺。高质量的外延片是制备MOSFET横向功率器件的核心元件。在功率半导体材料领域，MBE外延技术具有成膜质量高、膜层厚度控制精确等优势，占据1微米以下超薄外延片制备的技术制高点。氧化镓MBE工艺则长期受制于加热系统氧蚀难题和掺杂均匀性控制等技术难题，导致高性能外延片量产良率低，是制约器件性能突破的关键因素。
在国家重点研发计划“大尺寸氧化镓半导体材料与高性能器件研究”的支持下， 富加镓业推动MBE外延工艺优化。通过原子级表面调控与多层应力补偿技术， 其外延片器件性能指标达到行业标杆水平：基于该工艺研制的垂直型MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）横向功率器件，击穿电压大于 2000 伏特，电流密度达到60毫安/毫米的，较先前工艺提升78.3%，比导通电阻降低 50%。这一成果解决了MBE外延设备及工艺制备难题，并获得高质量MBE氧化镓外延片。
富加镓业是国内最早开展MBE外延氧化镓薄膜的企业之一，实现了载流子浓度的大范围调控。它凭借中智能长晶技术及MBE/MOCVD外延技术，确立第四代半导体材料领域的技术标杆地位，自主研发的氧化镓MOCVD同质外延薄膜标准化产品于2025年4月上市。
打通“单晶—外延—器件—应用”生态链路
在第四代半导体产业竞速赛中，氧化镓有望在2030年前成为碳化硅的有力竞争者，但要在材料工艺、标准制定及生态协同等方面持续突破，方能重塑全球半导体材料的格局。富加镓业创始人齐红基提出要打通“单晶—外延—器件—应用”全链路，构建具有中国制造基因的产业生态。比如以下三个环节须协同突破。
一是单晶衬底技术的持续突破。富加镓业实现从2英寸到6英寸氧化镓单晶衬底的产业化跨越，通过自主研发的VB法和EFG“一键长晶”创新工艺，晶体良品率提升至90%以上，显著降低生产成本。尽管技术已取得进展，但齐红基强调：“6英寸仅是大规模量产的门槛，而非终极目标。对商业化应用而言，衬底尺寸需要突破至8英寸这一关键瓶颈。”他进一步指出，若停留在当前尺寸，单个芯片的成本将居高不下，难以满足市场对高性能、低成本解决方案日益增长的需求。着眼于未来发展方向，富加镓业已启动8英寸以上尺寸衬底技术的战略布局，将重点优化晶体缺陷控制技术，持续提升产品性能。
二是外延与器件不断协同创新。在氧化镓材料技术攻坚战中，富加镓业创新构建“外延生长—器件开发”协同创新体系，形成从材料端到应用端的技术闭环。公司同步推进外延薄膜技术攻关和氧化镓大功率器件的性能验证，将推动氧化镓功率器件持续性能突破。
三是须实现全链路闭环验证。富加镓业通过自建国内首条 6 英寸氧化镓衬底及外延全自动化产线，构建“实验室—中试—量产”的快速迭代能力，从而缩短材料研发周期，加速技术成果向产业应用的转化。富加镓业通过构建智能化生产体系和推进工艺标准化升级，系统性地降低衬底单片成本。同时，公司同步推进年产万片级半导体材料产能建设，形成具有市场竞争力的规模效应。
此外，富加镓业依托杭州光机所等国家级科研孵化平台，构建“产学研用”协同创新生态，联合高校科研团队开展材料性能优化研究，协同下游头部企业开展器件适配性开发，重点突破新能源汽车、工业电源、轨道交通等高附加值应用场景的规模化商用。
全球半导体产业正经历超宽禁带半导体材料体系革命。在全球氧化镓产业格局中，中国在金属镓的供应方面占据主导地位，在6英寸单晶、MOCVD外延等领域跻身国际前列，但数据与算力中心、高压电网、轨道交通等方面仍显不足。
作为国家战略级半导体材料，氧化镓全产业链国产化布局仍须持续引入具有产业资源整合能力的战略投资者，通过“技术+资本+市场”三维驱动模式，加速推进从实验室成果向产业化应用的转化进程。这有望推动新一代器件的诞生，催生一系列创新应用，推动高效、可持续的材料应用目标。
