三、氧化镓的研发及产业化现状
因为拥有如此多的优势，氧化镓被看作一个比氮化镓拥有更广阔前景的技术。
据市场调查公司--富士经济于2019年6月5日公布的Wide Gap 功率半导体元件的全球市场预测来看，2030年氧化镓功率元件的市场规模将会达到1,542亿日元（约人民币92.76亿元），这个市场规模要比氮化镓功率元件的规模（1,085亿日元，约人民币65.1亿元）还要大！
在SiC或GaN方面，从产业链分工的角度来看，目前Cree、Rohm、ST都已形成了SiC衬底→外延→器件→模块垂直供应的体系。而Infineon、Bosch、OnSemi等厂商则购买衬底，随后自行进行外延生长并制作器件及模块。
在氧化镓方面，日本在衬底-外延-器件等方面的研发全球领先。不过研究氧化镓功率元件并进行开发的并不是上述范畴的大中型功率半导体企业，而是初创企业。
1、日本
据日本媒体2020年9月报道，日本经济产业省（METI）正准备为致力于开发新一代低能耗半导体材料“氧化镓”的私营企业和大学提供财政支持。METI将为2021年留出大约2030万美元的资金，预计未来5年的投资额将超过8560万美元。METI认为，日本公司将能够在本世纪20年代末开始为数据中心、家用电器和汽车供应基于氧化镓的半导体。一旦氧化镓取代目前广泛使用的硅材料，每年将减少1440万吨二氧化碳的排放。
资料显示， 日本功率元件方向的氧化镓研发始于以下三位：日本国立信息通信技术研究所（NICT：National Institute of Information and Communications Technology）的东胁正高先生、京都大学的藤田静雄教授、田村（Tamura）制作所的仓又朗人先生。
NICT的东胁先生于2010年3月结束在美国大学的赴任并返回日本，以氧化镓功率元件作为新的研发主题并进行构想。
京都大学的藤田教授于2008年发布了氧化镓深紫外线检测和Schottky Barrier Junction、蓝宝石（Sapphire）晶圆上的外延生长（Epitaxial Growth）等研发成果后，又通过利用独自研发的“雾化法”薄膜生产技术（Mist CVD法）致力于研发功率元件。
仓又先生在田村（Tamura）制作所负责研发LED方向的氧化镓单晶晶圆，并将应用在功率半导体方向。
三人的接触与新能源·产业技术综合开发机构（NEDO）于2011年度提出的“节能革新技术开发事业—挑战研发（事前研发一体型）、超耐高压氧化镓功率元件的研发”这一委托研发事业有一定关联，接受委托的是NICT、京都大学、田村制作所等。可以说，由这一委托开启了GaO功率元件的正式研发。
2011年，京都大学投资成立了公司“FLOSFIA”。在2015年，NICT和田村制作所合作投资成立了氧化镓产业化企业“Novel Crystal Technology”，简称“NCT”。现在，两家公司都是日本氧化镓研发的中坚企业，必须强调的是，这也是世界上仅有的两家能够量产GaO材料及器件的企业，整个业界已经呈现出“All Japan”的景象。
（1）Flosfia
2011年由京都大学投资成立，在2017年获得B轮融资750万欧元（500万英镑），2018年三菱重工和电装等大企业已经联名参与了其C轮融资，累计融资接近5亿人民币。
在对成本要求严格的电动汽车、“廉价化”的家电等数码机器方面，碳化硅和氮化镓即使性能卓越，制造商也难以接受其价格，成本问题阻碍着产业界对新半导体的材料的导入。 FLOSFIA公司的“喷雾干燥法”（MistDry）先将氧化镓溶解于某种几十种配方混合而成的溶液里，然后将溶液以雾状喷在蓝宝石衬底上，在蓝宝石基板上的溶液干燥之前，就形成了氧化镓结晶。这样通过从液态直接获得GaO衬底，不需要高温、超洁净的环境，实现了超低成本制造GaO。
图：MistCVD原理图（ Electronics Weekly）
这种溶液常温下是液体，蒸发温度不需要达到1,500度，几百度就足够，而且制作结晶的环境是在常温空气中，没有任何高成本的环节。如果考虑做小尺寸，有望可以制造出和硅同样价格、比硅性能更好的半导体。
图：直径为4英寸的蓝宝石衬底上形成的Ga 2 O 3薄膜(FLosfia官网)
从官网可以看到，公司在2015年所首发的肖特基势垒二极管（SBD）已经送样，而其521V耐压器件的导通电阻仅为0.1mΩ/cm²，855V耐压的SBD导通电阻仅为0.4mΩ/cm²，损耗仅为SiC的1/7，由此足以见证新材料器件的优势。
图：Flosfia制作的超低导通电阻SBD(FLosfia官网)
因为材料属性的原因，有专家认为用氧化镓无法制造P型半导体。但京都大学的Shizuo Fujita与Flosfia合作在2016年成功开发出了具有蓝宝石结构的GaO常关型晶体管（MOSFET）。
图：常关GaO MOSFET的IV曲线(FLosfia官网)
常关型MOSFET 的第一个α相GaO由N +源/漏极层、p型阱层、栅极绝缘体和电极组成。从IV曲线外推的栅极阈值电压为7.9V。该器件由新型p型刚玉半导体制成，其起到反型层的作用。团队在2016年发现p型氧化铱Ir 2 O3，终于制作出了常关GaO MOS。
图：常关型GaO MOSFET器件横截面示意图(FLosfia官网)
图：常关型GaO MOSFET的光学显微照片(FLosfia官网)
FLOSFIA总部位于日本京都，专门从事雾化学气相沉积（CVD）成膜。利用氧化镓的物理特性，FLOSFIA致力于开发低损耗功率器件。该公司成功开发了一种SBD，其具有目前可用的任何类型的最低特定导通电阻，实现与降低功率相关的技术，比以前减少了90％。
2018年，电装与FLOSFIA宣布合作研发新一代功率半导体设备,旨在降低电动车用逆变器的能耗、成本、尺寸及重量。
同样也是在2018年，电装与Flosfia决定共同开发面向车载应用的下一代Power半导体材料氧化镓（α相GaO）。据电装表示，通过这两家公司对面向车载的氧化镓（α相GaO）的联合开发，电动汽车的主要单元PCU的技术革新指日可待。此技术将对电动汽车的更轻量化发展及节约能源降低耗电起到积极作用，从而实现人、车、环境和谐共存。
图：Flosfia GaO评估板（集微网）
据EE Times Japan报道，FLOSFIA在2019年12月11日-13日召开的“SEMICON Japan 2019”上展示了GaO功率器件和评估板，并计划于2020年进行全球范围内首次GaO肖特基势垒二极管的量产。FLOSFIA方面称目前常关型GaO MOSFET的沟道迁移率已远远超过了商用SiC，让这项技术和产品有望应用于需要安全性的各种电源中，并有望应用在电动汽车和消费级快充中，和SiC拥有同等水平或以上性能的GaO MOSFET价格也会更便宜。Flosfia计划2021年实现GaO器件量产，业界正拭目以待。
