【会员新闻】富加镓业齐红基：跑出科技产业化的“镓”速度

        “氧化镓简直就是上帝送给人类的礼物。”在齐红基心中，一片小小的氧化镓晶体，可以迸发出改变世界的力量。

        “与单晶硅材料相比，氧化镓制备的功率电子元件可以承受更高的电压和更大的电流，且高压导通损耗更低，是第四代半导体材料的典型代表。”齐红基介绍说，氧化镓是未来产业中不可或缺的一员。由它制备的功率电子器件，具有高性能低成本优势，在数据中心、轨道交通、光伏逆变器、大功率通信以及新能源汽车充电等高压、大电流场景具有广阔应用前景。

        对此，齐红基以新能源汽车为例，介绍了氧化镓的应用优势。为进一步提高电池充电速度，新能源车企正逐步提升高压电气系统的电压，“如果采用氧化镓制备的功率器件，可以在高压化趋势下提高电机工作效率、减少电池发热，在降低制造成本的同时，有望将充电时间缩短至现在的1/4。”

        基于自身性能优势及未来潜在应用领域，目前世界各国高度重视氧化镓材料的技术研发，其已成为全球竞争的战略高地之一。

        据悉，日本是较早开展氧化镓技术研究的国家，2011年就开始大力投入相关研究，预计将在2025年夏天实现氧化镓功率器件的小规模销售。此外，美国也在近年来开始加强对氧化镓材料的研究。

        让齐红基颇感自豪的是，在氧化镓科研领域，我国已经处于全球第一梯队。而通过持续的探索与实践，由他创立的富加镓业，目前已触达氧化镓器件工艺线的产业化门槛。

        早在2004年，齐红基所在的研究所便作为国内最早的团队之一，开始着手氧化镓晶体的研究，主要从事氧化镓单晶材料设计、模拟仿真、生长及性能表征等工作，形成了较鲜明的特色和优势。

        在20年科研工作中，他先后主持20余项国家级及省部级项目，积累了丰富的光电晶体材料及元件研发经验。

        2019年，杭州市富阳区政府找到中国科学院上海光机所，希望将其高新技术引入当地来实现产业转型升级。随后，双方共同成立杭州光学精密机械研究所（以下简称“杭州光机所”），并将其定位为科技成果转化的孵化平台。

        成立初期，杭州光机所计划从上海光机所筛选引入一批优质科研成果在孵化平台上进行成果熟化及产业化。新一代半导体氧化镓材料就是其中之一，理由是实验室研究起步早、技术壁垒高，更重要的是应用领域广泛、成长性高。

        “在第一代、第二代半导体材料时代，国内外技术差距显著，然而进入第三代、第四代半导体新时代后，国内外起步差距缩小，中国甚至有可能实现弯道超车。”齐红基认为，如果氧化镓能在我国率先实现产业化，便可抢占半导体材料科技领域新一轮制高点，对我国半导体产业具有非常深远的意义。

        获得项目评审专家肯定后，齐红基成为首批来杭州光机所进行科技成果转化的4个项目负责人之一，负责氧化镓的产业化项目，之后，正式创立富加镓业。

        “从成立富加镓业那天起，我们就明确了产业化该干的事，那就是必须要给社会提供有价值的产品或服务，这是我们存在的根本。”齐红基说，产业化的第一步，就是要瞄准市场，选择能够落地产业的技术。对此，富加镓业结合市场需求，选择做氧化镓晶体和外延的产业化，并与合作伙伴一起，致力于实现我国“单晶——外延——器件——应用”的全链路贯通。

        齐红基说，氧化镓单晶是整个产业链的“基石”，而产业化的门槛是6英寸。“从材料生长习性和材料硬度来看，氧化镓和单晶硅材料接近，从单晶硅器件线转为氧化镓器件线只需要更换5%的设备。”于是，考虑到现阶段单晶硅器件线以6英寸及8英寸为主，富加镓业将6英寸氧化镓单晶及外延片作为阶段性目标。

        定下目标后，富加镓业便争分夺秒地进行攻关工作。对此，齐红基始终提醒团队，一定要围绕市场需求做研发，“我们的研发团队来自实验室，可能会存在科研人员的惯性思维，即把科研工作当作一家公司的全部。在创业初期资源有限的情况下，如果一味去追求标准和性能，而不考虑时间和成本边界，那么富加镓业就不是一家真正意义的公司，而是科研工作的‘第二个实验室’。”

        这种持续的自省和复盘，也让富加镓业在之后的一系列选择中，能够把握方向，步步为营。

        例如在2023年初，由于资源有限，摆在富加镓业面前的研发方向有两个：一是研发4英寸标准的氧化镓“厚晶体”，二是研发6英寸的氧化镓“薄晶体”。

        鱼与熊掌不可兼得。齐红基说：“4英寸厚晶体的好处是可以有更高的切片效率，是实实在在的产业化；如果选择做6英寸薄晶体，尽管可以快速突破，但切片效率低，不适合产业化。”为了切切实实地做产业化，大家一致选择先攻克4英寸厚晶体，并为日后实现6英寸厚晶体的产品研发积累经验。

        创业早期的磨合，既让富加镓业打通了产品路线，同时又让核心团队更具市场化思维。而依靠技术优势和前瞻布局，成立五年的富加镓业已实现多个行业“率先”——

        率先实现6英寸厚单晶衬底制备，达到了半导体器件工艺线产业化门槛；超前布局人工智能领域，率先推出的导模法“一键长晶”装备技术通过专家评估，并成功推向市场，该设备解决了氧化镓材料产业化过程中过于依赖专业人才的装备约束问题，为单晶产业化奠定了基础；采用更适合产业化的MOCVD及MBE技术制备外延薄膜，率先获得行业合作伙伴器件性能验证；国内首条6英寸氧化镓单晶及外延片生长线目前已开工建设，未来将实现年产万片的生产规模，进一步加速该领域产业化进程……

        齐红基相信，目前正是氧化镓材料的爆发临界点，“信息技术的持续发展，以及电动化需求的不断增长，让氧化镓正面临越来越多的市场需求。这种需求会形成一种牵引力，让氧化镓材料及器件在产业化过程中快速迭代，最终更快更好地推动产业化进程。”