〈觀察〉美商務部納出口管制 第四代半導體氧化鎵躍上檯面

就在第三代半導體碳化矽 (SiC)、氮化鎵 (GaN) 應用逐漸落地之際，美國商務部 12 日針對製造先進晶片技術，擴大出口管制措施，其中被視為第四代半導體的新一代超寬能隙材料氧化鎵 (Ga2O3) 技術也囊括在內，隨著美國政府加強相關技術管制，氧化鎵可望浮上檯面、成為下波市場矚目焦點。

美國商務部此次強化出口管制措施中的「新興與基礎技術」，囊括氧化鎵、鑽石相關新一代半導體材料技術，商務部指出，氧化鎵或鑽石可讓半導體在更嚴苛的條件下工作，如電壓、溫度更高的環境，運用這些材料生產的裝置，能顯著增強軍事潛力。

碳化矽與氮化鎵為寬能隙半導體，可應用在高功率元件與系統上，在大電力與高頻元件上擁有優勢，在各大廠商相繼加入搶食商機下，近來市場規模逐步放大，陸續應用在電動車等新能源車、太陽能與風電等再生能源、5G 通訊及軌道交通等領域。

而氧化鎵則是超寬能隙半導體，具備高崩潰電壓，使其具有高電壓的使用特性優勢，在超高功率元件應用上極具潛力，可應用在更大的電力充電系統與電網供應系統，終端應用包括光感、氣體感測器、電動車、電力系統及風電機渦輪等。

從製程來看，氧化鎵基板製作比碳化矽與氮化鎵更容易，且電力損耗僅為矽的約 3400 分之 1、碳化矽的約 10 分之 1，成本也比碳化矽等更低。若純電動車馬達驅動用電源採氧化鎵製造的功率半導體，就算電池容量相同，也能達到更長的行駛距離。

目前日本在氧化鎵領域技術領先全球，新創公司 Novel Crystal(NCT) 去年 6 月宣布量產 4 吋氧化鎵晶圓，今年 3 月也與日本酸素控股旗下的大陽日酸、東京農工大學，共同完成 6 吋氧化鎵晶圓成膜，可望大幅縮減生產成本，NCT 並預估，6 吋氧化鎵晶圓成本可望降至碳化矽功率半導體的三分之一。此外，中國也積極發展，已將氧化鎵列入「十四五重點研發計劃」。