导热性低、成本高等问题尚待优化

在上文中，我们已经详细的讲解了氧化镓作为新一代半导体材料所具备的优势，但要像大规模落地，还有一些需要解决的缺点：

一是氧化镓导热性低，在目前已知的所有可用于射频放大或功率切换的半导体中，氧化镓的导热性最差。其热导率只有金刚石的1／60，碳化硅（高性能射频氮化镓的基底）的1／10，约为硅的1／5。低热导率意味着晶体管中产生的热量可能会停留，有可能极大地限制器件的寿命。

二是成本问题，上文中提到氧化镓器件的损耗更低，但要知道氧化镓衬底主要采用导模法进行生产，导模法需要在1800℃左右的高温、含氧环境下进行晶体生长，对生长环境要求很高，需要耐高温、耐氧，还不能污染晶体等特性的材料做坩埚，综合考虑性能和成本只有贵金属铱适合盛装氧化镓熔体。而铱的价格极其昂贵，接近黄金的三倍，仅坩埚造价就超过600万，从大规模生产角度很难扩展设备数量，另一方面，铱只能依赖进口，给供应链带来很大风险。

三是氧化镓器件目前仅有N型材料，而一般大规模应用的半导体材料需要P型和N型共同存在，形成PN结从而参照Si的器件结构和工艺直接制造MOS、IGBT等多种器件，才能有广泛的市场应用。

市场新风口，未来前景有多大？

近年来，以碳化硅、氮化镓为主的第三代半导体材料需求爆发，成为资本市场追逐的对象。如今，以氧化镓为代表的第四代半导体材料的闪亮登场，有望成为半导体赛道的新风口。

根据日本氧化镓企业FLOSFIA预计，2025年氧化镓功率器件市场规模将开始超过氮化镓，2030年达到15．42亿美元（约人民币100亿元），达到碳化硅的40％，达到氮化镓的1．56倍。

单看新能源车市场，2021年全球新能源车销量650万辆，新能源汽车渗透率为14．8％，而碳化硅的渗透率为9％，随着新能源车的渗透率提高，市场规模将逐步扩大，目前碳化硅、氮化镓还远未达到能够左右市场的程度，相比之下氧化镓的发展窗口非常充裕。

在射频器件市场，氧化镓的市场容量可参考碳化硅外延氮化镓器件的市场。碳化硅半绝缘型衬底主要用于5G基站、卫星通讯、雷达等方向，2020年碳化硅外延氮化镓射频器件市场规模约8．91亿美元，2026年将增长至22．22亿美元（约人民币150亿元）。

从应用领域来看，氧化镓在以下方面将会得到长远发展：

1．功率电子

氧化镓功率器件跟氮化镓、碳化硅有部分重合，在军民应用领域有广泛的应用前景。在军用领域可用于高功率电磁炮、坦克战斗机舰艇等电源控制系统以及抗辐照、耐高温宇航用电源等，可大幅降低武器装备系统损耗，减小热冷系统体积和重量，满足军事应用部件对小型化、轻量化、快速化与抗辐照耐高温的要求；在民用领域可用于电网、电力牵引、光伏、电动汽车、家用电器、医疗设备和消费类电子等领域，能够实现更大的节能减排；

2．衬底材料

氧化镓能通过提拉法快速制备，是一种有潜力的衬底材料，可用来制备大功率GaN基LED，也可以利用同质外延制备新型氧化镓基功率电子器件；

3．透明导电氧化物薄膜

氧化镓晶体化学性质稳定，不易被腐蚀，机械强度高，高温下性能稳定，有高的可见光和紫外光的透明度，尤其是其在紫外和蓝光区域透明，这是传统的透明导电材料所不具备的，因此β－Ga2O3单晶可以成为新一代透明导电材料，在太阳能电池、平板显示技术上得到应用；

4．日盲紫外光探测器及气体传感器

由于氧化镓高温下性能稳定，有高的可见光和紫外光的透明度，尤其是在紫外和蓝光区域透明，因此日盲紫外探测器是目前氧化镓比较确定的一条应用路线。