Die Herstellungskosten von Galliumoxid-Epitaxiescheiben sind um mehr als das Zehnfache gesunken. Das Herstellerunternehmen für die vierte Generation von Halbleitern "Gallium Innovation Future" hat eine Angel-Runde im Millionenbereich erhalten | Exklusivbericht von 36Kr

Text | Zhang Bingbing

Redaktion | A Zhi

36Kr hat erfahren, dass Gallium Future Semiconductor Technology (Jinjiang) Co., Ltd. (im Folgenden als "Gallium Future" bezeichnet) kürzlich die Abschließung einer Angel-Runde mit einer Finanzierung im Millionenbereich angekündigt hat. Die Investoren umfassen Zhuozhuo Capital - Jinjiang Talent Science and Technology Innovation Fund, Xinfengze Semiconductor und private Investoren. Die Mittel werden für die Steigerung der Epitaxiescheibenproduktion eingesetzt, um den industriellen Umsetzungsprozess der vierten Generation von Halbleitermaterialien zu beschleunigen.

"Gallium Future" wurde im Juli 2025 gegründet und konzentriert sich auf die Forschung, Entwicklung und industrielle Umsetzung von Epitaxiescheiben aus Galliumoxid, einem Halbleitermaterial der vierten Generation mit ultrabreitem Bandabstand. Derzeit verfügt das Unternehmen über die Fähigkeit zur Kleinserienproduktion von heterogenen Epitaxiescheiben. Das Gründerteam des Unternehmens besteht aus Doktoren in Mikroelektronik und Festkörperphysik. Seit 2015 widmen sie sich der Forschung und Entwicklung von Halbleitermaterialien und -bauelementen auf Basis von Siliziumcarbid und Galliumoxid mit breitem Bandabstand und haben in den letzten 10 Jahren Erfahrungen in allen Teilen der gesamten Wertschöpfungskette, von der Epitaxie des Materials über die Dotierung bis hin zur Herstellung von Bauelementen, gesammelt.

Das Kernprodukt von "Gallium Future" ist die Serie von Galliumoxid-Epitaxiescheiben, einschließlich homogener und heterogener Epitaxiescheibenproduktlinien. Sie umfasst Epitaxiescheiben aus Galliumoxid auf Saphir-, Siliziumcarbid- und Siliziumbasis, die den Anforderungen unterschiedlicher Anwendungsfälle gerecht werden können. Derzeit hat das Unternehmen Partnerschaften mit mehr als zwanzig Forschungseinrichtungen eingegangen und Kaufverträge mit mehreren Halbleiterkunden unterzeichnet.

I. Heteroepitaxie + Eigenentwickelte Geräte lösen die Probleme der industriellen Umsetzung von Galliumoxid

Halbleitermaterialien der dritten Generation, wie Siliziumcarbid und Galliumnitrid, haben bereits breite Beachtung gefunden und Anwendungsbrüche erzielt. Mit der stetigen Steigerung der Leistungsanforderungen an Hochleistungsbauelemente wird Galliumoxid aufgrund seiner Vorteile wie ultrabreitem Bandabstand und hohem Durchbruchfeld als idealer Halbleitermaterial für die vierte Generation von Leistungshalbleitern angesehen.

"Als Halbleitermaterial der vierten Generation sind die Leistungsvorteile von Galliumoxid revolutionär." So beschreibt der Gründer von Gallium Future. Galliumoxid hat eine ultrabreite Bandlücke von 4,9 eV, weit über den 3,3 eV von Siliziumcarbid und den 3,4 eV von Galliumnitrid. Das kritische Durchbruchfeld beträgt bis zu 8 MV/cm, mehr als das Dreifache von Siliziumcarbid. Der Baliga-Faktor erreicht 3444, das Vierfache von Galliumnitrid und das Zehnfache von Siliziumcarbid. "Diese Parameter bedeuten, dass Galliumoxid in der Anwendung von Leistungshalbleitern äußerst geringe Leitungsverluste aufweist. Die Leistungsverluste betragen nur 1/7 von Siliziumcarbid und 1/49 von Silizium, was von großer Bedeutung für die Verbesserung des Energieumwandlungswirkungsgrads ist."

Die Verbesserung des Leistungswandlungswirkungsgrads ist von großer Bedeutung für die Anwendungen in Bereichen wie Elektromobilität und Photovoltaik-Wechselrichtern. Gleichzeitig füllt die Ansprechcharakteristik von Galliumoxid im Sonnenblinden UV-Bereich eine Lücke auf dem Markt und eröffnet möglicherweise Anwendungen in ultrahohen Spannungsbereichen über 3000 V.

Andererseits birgt die hervorragende Leistung auch hohe Forschungs- und Entwicklungsanforderungen. Der Gründer von Gallium Future gesteht ein, dass die industrielle Umsetzung von Galliumoxid seit langem mit Problemen wie zu hohen Substratkosten, unzureichender Epitaxiezufuhr und begrenzten Materialeigenschaften konfrontiert ist.

In Bezug auf die Substratkosten ist derzeit die Herstellung von Galliumoxid-Substraten auf Iridiumtiegel angewiesen. Aufgrund der sehr hohen Kosten von Edelmetallen wie Iridium liegt der Preis für ein 2-Zoll-Galliumoxid-Substrat in China immer noch bei etwa 20.000 Yuan, was mehr als 40 Mal höher ist als der Preis für Siliziumcarbid-Substrate gleicher oder größerer Größe und die industrielle Umsetzung erheblich einschränkt.

Im Bereich der Epitaxie befindet sich die Epitaxieindustrie in China noch in der Anfangsphase. Die vorhandenen Produkte weisen Probleme wie kleine Größe, geringe Dicke und niedrige Beweglichkeit auf, was sich auf die Produktkosten, die Integrationsdichte, die Spannungsfestigkeit und Zuverlässigkeit sowie den Energieeffizienzindex auswirkt und die Anwendung der Produkte behindert.

In Bezug auf die Materialeigenschaften hat Galliumoxid eine ultrabreite Bandlücke, aber die p-Typ-Dotierungstechnologie ist bis heute ein anerkanntes Problem in der Branche. Gleichzeitig ist die Wärmeleitfähigkeit des Materials selbst relativ niedrig, was das Potenzial von Galliumoxid stark einschränkt.

Das eigenentwickelte HVPE-Gerät von "Gallium Future"

Angesichts der Probleme bei der industriellen Umsetzung von Materialien und der internationalen Technologiekontrolle hat "Gallium Future" sich entschieden, sich auf zwei Schlüsselwegen eigenständig zu verbessern: Erstens, die Technologie der Heteroepitaxie. Durch das Wachstum von Galliumoxid auf etablierten kommerziellen Substraten wie Siliziumcarbid, Saphir und Silizium kann der Materialpreis um mehr als das Zehnfache gesenkt werden. Zweitens, die Eigenentwicklung von HVPE-Geräten. Bei der Realisierung von großen Größen, dicken Filmen und hoher Beweglichkeit wurden auch in den Schlüsselleistungskennwerten wie einem breiten Dotierungskonzentrationsbereich Fortschritte erzielt, um die stabile Produktion von heterogenen Epitaxiescheiben zu gewährleisten.

"Durch diese Innovation haben wir nicht nur die technischen Probleme gelöst, sondern auch eine erhebliche Kostensenkung erreicht." fasst der Gründer von Gallium Future zusammen.

II. Fokussierung auf hochwertige Märkte und schrittweise Umsetzung der Produkte

Die Anwendungsgebiete von Galliumoxid-Bauelementen umfassen die Bereiche Leistungselektronik und optische Detektion: In der Leistungselektronik können Anwendungen in Elektromobilität (Schnellladegeräte, OBC, Hauptwechselrichter), Photovoltaik-Wechselrichtern und industriellen Mittels- und Hochspannungsnetzteilen im Bereich von 650 V bis 3300 V abgedeckt werden. In der optischen Detektion kann es aufgrund seiner Ansprechcharakteristik im Sonnenblinden UV-Bereich in der Netzüberwachung, Feuerwarnung, Seekretung und anderen Anwendungen eingesetzt werden.

Basierend auf den Marktbedürfnissen konzentriert sich "Gallium Future" auf hochwertige Märkte: Bei den Leistungshalbleitern konzentriert sich das Unternehmen auf Anwendungen wie Fahrzeugladegeräte, Schnellladegeräte und industrielle Netzteile für AI-Datenzentren in Hochspannungsplattformen von Elektromobilen über 800 V. Bei den optoelektronischen Bauelementen liegt der Fokus auf Anwendungen wie Sonnenblinde UV-Detektion, Tief-UV-Lichtquellen und optischen Kommunikationsbauelementen.

Laut einer Weltmarktprognose für "Wide Gap Power Semiconductor Devices" von der Marktforschungsfirma Fuji Keizai im Jahr 2019 wird der Markt für Galliumoxid-Leistungselemente im Jahr 2030 36 % des Marktes für Siliziumcarbid-Leistungselemente erreichen und möglicherweise sogar größer sein als der Markt für Galliumnitrid-Leistungselemente. Tatsächlich befindet sich das Galliumoxid-Halbleitermaterial derzeit in der frühen Phase der Überführung aus dem Labor in die industrielle Produktion. Innovative Projekte müssen die Forschungs- und Entwicklungssysteme sowie die Markteinführungsstrategien anpassen.

"Gallium Future" verfolgt eine schrittweise Umsetzungsstrategie: Zu Beginn wird sich das Unternehmen auf die Bedürfnisse von Hochschulen und Forschungseinrichtungen konzentrieren, um Materialforschung und Bauelemententwicklung durchzuführen. Später wird es die tiefergehende Zusammenarbeit mit Bauelementdesignunternehmen und IDM-Herstellern erweitern, um die Anwendung der Produkte in der Industrie zu fördern. Das endgültige Ziel besteht darin, mit der Reife der Technologie und des Marktes in die Hauptmärkte wie Elektromobilität, industrielle Netzteile und Photovoltaik in großem Maßstab einzudringen.

"Um Galliumoxid-Bauelemente in größere Anwendungsgebiete wie Ladegeräte für Elektromobile und Netzteile für Datenzentren zu bringen, ist eine längerfristige Validierung der Leistung und Zuverlässigkeit erforderlich." So meint der Gründer von Gallium Future. Es besteht ein Zeitunterschied zwischen der Endanwendung, der Bauelementherstellung, der Bauelemententwicklung und der Produktion der Epitaxieschicht. Das primäre Ziel von "Gallium Future" in der Anfangsphase besteht darin, die frühen Kunden gut zu bedienen, die technische Grundlage zu festigen, die Qualität und den Prozess der Epitaxieschicht kontinuierlich zu verbessern und schrittweise eine stabile Kundengruppe im unteren Bereich der Wertschöpfungskette aufzubauen.

Beim Bau der Produktionslinie wurde das erste Projekt von "Gallium Future" im Juli 2025 gestartet. Derzeit wurde in der Jinjiang Integrated Circuit Industrial Park eine Reinraumanlage fertiggestellt, die hauptsächlich für die Serienproduktion von homogenen und heterogenen Galliumoxid-Epitaxiescheiben verwendet wird, um die Produktionskapazität für die zukünftige Markterweiterung sicherzustellen.

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Dieser Artikel stammt vom WeChat-Account "36Kr Future Industries". Autoren: Zhang Bingbing, A Zhi. 36Kr hat die Veröffentlichung mit Genehmigung durchgeführt.