中国科学院上海光机所联合杭州富加镓业科技有限公司，成功掌握了8英寸垂直布里奇曼法（VB法）氧化镓单晶的制备技术，实现了高质量、大尺寸氧化镓晶体的稳定生长，填补了国内的空白。这一成就标志着中国在超宽禁带半导体领域从“跟随者”向“并跑者”乃至“领跑者”的重要转变。
氧化镓作为一种新型的超宽禁带半导体材料，拥有高达4.9电子伏特的禁带宽度，其击穿电场强度是硅材料的数十倍，同时还具备出色的热稳定性和抗辐射能力，被认为是下一代高功率、高频及高温电子器件的理想之选。从特高压输电、轨道交通，到5G/6G通信、新能源汽车领域，氧化镓基功率器件有望全面替代传统的硅基器件，从而显著提升能效和系统可靠性。然而，长期以来，大尺寸单晶制备技术一直被少数发达国家所垄断，尤其是8英寸及以上晶圆的生长，由于温度梯度控制难度大、缺陷密度高以及晶体开裂风险高，成为制约产业化的关键瓶颈。
此次长三角团队依托区域协同创新机制，整合上海、江苏、浙江等地的材料、物理与工程力量，创新性地优化VB法晶体生长工艺。通过自主研发高纯度多晶原料合成技术、设计新型复合坩埚结构、引入动态温度梯度调控系统，有效抑制了晶体生长过程中的热应力与微缺陷，首次实现8英寸氧化镓单晶的完整制备，位错密度控制在每平方厘米10⁴量级以下，晶体完整性达到国际先进水平。
这一突破意义重大。首先，8英寸晶圆是当前主流半导体产线的标准尺寸，实现该尺寸的氧化镓单晶供应，意味着未来可直接适配现有集成电路制造产线，大幅降低设备改造成本，加速产业化落地。其次，氧化镓器件在相同电压等级下，导通电阻仅为硅器件的千分之一，能量损耗显著降低。据测算，若在国家电网中广泛应用氧化镓基IGBT模块，每年可节电数百亿度，相当于减少数千万吨二氧化碳排放。
目前，科研团队已与国内多家半导体企业开展合作，推进晶圆加工与器件验证。初步测试表明，基于该单晶制备的肖特基二极管与场效应晶体管，性能指标全面超越同类硅基产品。预计在未来三到五年内，有望实现小批量量产，率先应用于新能源、轨道交通等关键领域。
更深远的是，此次突破彰显了区域协同创新的强大力量。长三角凭借完善的产业链、密集的科研资源与高效的成果转化机制，正在成为我国高端半导体技术攻关的“策源地”。从材料到设备，从工艺到应用，一条自主可控的氧化镓产业链正加速形成。
