全球首次：12 英寸氧化镓晶体长出"等径段"，第四代半导体终于能切片了

炉盖升起来的时候，里面的东西看着像块烧焦的石头：通体黝黑，圆锥形，底部直径 305 毫米。这是氧化镓。

9 月 14 日，杭州镓仁半导体宣布，基于自研的 SCIENCE 系列 VB 法长晶设备，全球首次实现 12 英寸氧化镓晶体等径生长。消息在行业里传了一圈，标题都盯着"12 英寸"。但真正值钱的是另外两个字，等径。

一根晶锭，只有中间那一段能卖钱

晶体从籽晶长成晶锭，要过四道关：引晶、放肩、等径、收尾。

引晶是把籽晶和熔体接上；放肩是把直径从细颈一路撑到目标尺寸；撑到位之后进入等径阶段，直径锁死不再变化，晶体只是不断变长；最后收尾，慢慢收细。四段里，能送进切割机的只有等径段。两头的弧面全是待回收的料。

所以"长出 12 英寸"和"稳定长出 12 英寸的等径段"是两回事。等径段越厚，同一根晶锭切出的合格衬底片越多，摊到每一片的成本就越薄。

直径越大，这件事越难。12 英寸的熔体量和温度惯性都是 8 英寸的好几倍，直径只要漂移一点点，一整段等径就报废。镓仁的解法是自研长晶设备，温控精度做到 ±0.1 ℃，再配上"设备加工艺包"的一体化交付。目前这套设备已经卖给多家客户，拿过一个行业会议的"优秀市场表现奖"。

12 英寸还有一层现实的算计：主流硅基产线用的就是 12 英寸规格，氧化镓长到这个尺寸，下游可以直接借用现有设备试器件，不必为一种新材料重建整条线。

纪录牌，在杭州两家公司之间来回递

这里得说清楚一件事，免得被"全球首次"四个字带偏。

12 英寸氧化镓单晶本身，不是镓仁第一个做出来的。今年 3 月，同样在杭州的富加镓业宣布在国际上首次制备出 12 英寸氧化镓单晶，直径 305 毫米，刷新了当时的全球尺寸纪录。镓仁这次补的是下一道坎：把这个尺寸的晶体稳定锁在等径段。

一个比的是能长多大，一个比的是能长多稳。两块纪录牌，现在都挂在杭州。

（来源：富加镓业富加镓业 12 英寸氧化镓晶锭，圆锥状，底部直径 305 毫米）

两家走的路子不完全一样。富加镓业 2019 年落户富阳，董事长齐红基同时是杭州光学精密机械研究所所长。它的办法是在设计阶段引入数值模拟，去匹配氧化镓的生长规律，再自研装备把炉内温场和晶体运动控制到微米级。镓仁半导体 2022 年才成立，首席顾问是中科院院士杨德仁，领衔的是浙江大学硅材料国家重点实验室的张辉教授，主打自研铸造法，同时自研 VB 法长晶设备。

把时间轴拉长看，这条曲线陡得有点夸张。2023 年，日本 Novel Crystal 推出 6 英寸衬底产品，中国电科 46 所同年做出国内首颗 6 英寸。2025 年 3 月，镓仁做出全球首颗 8 英寸单晶。2026 年 1 月，富加的 6 英寸单晶及外延片生长线通过环保验收；3 月推出 12 英寸单晶，6 月把外延工艺也推到 12 英寸。9 月，镓仁补上等径。

从 2 英寸到 12 英寸，中间隔了四年。

便宜，才是这门材料真正的底牌

氧化镓被叫作第四代半导体，靠的是一串不太像半导体的数字。它的禁带宽度 4.8 到 4.9 eV，碳化硅 3.3，氮化镓 3.4。禁带越宽，材料越扛得住高压，所以氧化镓的理论击穿场强跑到 8 MV/cm，碳化硅 2.5，硅只有 0.3。功率器件圈子里习惯用巴利加优值去比较材料的理论上限，氧化镓算出来在 3400 附近，碳化硅约 340。

这些数字在论文里躺了十几年，真正把它往产业里推的是另一件事：它便宜。

碳化硅和氮化镓的衬底只能靠气相法长，两千摄氏度以上的密闭生长腔，周期长，耗材贵。氧化镓是极少数能在常压下用熔体法长大的宽禁带半导体，整埚熔体定向结晶就能成单晶，莫氏硬度约 6.5，跟硅接近，切片损耗比碳化硅小得多。

至于能便宜到什么程度，各方说法差得挺远。国内企业的口径是，氧化镓成本约为碳化硅的三分之一，击穿场强却是它的两倍以上。镓仁自己算得更细：那套铸造法把出片量做到传统工艺的 3 到 4 倍，单片成本降八成以上，6 英寸衬底的目标价压进 2000 元。日本一家做研磨设备的企业甚至认为，基板成本理论上能低到碳化硅的 1/50。

这件事跟普通人的距离，其实没有参数表看上去那么远。充电桩、光伏逆变器、电网里的高压模块，最贵的部件之一就是功率器件。衬底价格真要掉下来，最后传递到的是充电速度和电价。

这些数字目前都还是测算和口径，不是已经发生的成交价。

它离替代碳化硅，还有几道坎

先把结论摆出来：现在喊"碳化硅杀手"，属于过度解读。氧化镓身上还有三处硬伤没解决。

热导率是它最出名的短板，β-Ga₂O₃ 只有 11 到 27 W/m·K，碳化硅约 490，差了一个数量级还多。器件工作时产生的热散不出去，就得靠封装和衬底键合来补，这会吃掉一部分成本和体积上的优势。

p 型掺杂是另一道坎，至今没有全球性的解法。做不出 p-n 结，双极型器件这条路线就走不通，所以氧化镓目前能落地的主要是肖特基二极管这类单极器件。

加工环节同样不轻松。氧化镓是单斜结构，(100) 和 (001) 面解理明显，又脆又容易劈。粗磨阶段就可能产生 40 微米级的亚表面损伤，切片、研磨、抛光的工艺窗口很窄。

器件端的进度要慢一些，但也不是没动静。基于国产外延片的氧化镓 MOSFET，击穿电压做到 9000 伏以上，刷新了该领域的世界纪录；深圳平湖实验室那款 Mg 掺杂光导开关更极端，耐压进入万伏级，关断时间小于 1 纳秒。中山大学和富加镓业合作的光电导开关，电压转换效率做到 98.9%。6 英寸外延片眼下正在器件流片，不再只是实验室里的样品。

我个人更留意的一点是，这些器件用的都是国产衬底和国产外延片。材料卡了这么多年，器件端能自己往下走，这一步比尺寸纪录本身更实在。

（来源：富加镓业6 英寸氧化镓功率 SBD 器件流片）

（来源：富加镓业，坩埚下降法（VB 法）晶体生产线）

市场的盘子还很小。2026 年国内氧化镓器件市场规模预计 3.07 亿元，同比涨 58.2%。增速好看，基数摆在那儿，离"产业爆发"还有距离。眼下跑得最顺的是通信电源和光模块供电，已经占掉下游四成多。光伏储能逆变器、工业电源要在后一档。新能源汽车和电网最慢，还在台架验证，车规级认证通常得走三到五年。

观点

这一轮氧化镓最容易犯的错，是把它当成碳化硅的替代品去理解。碳化硅这两年已经在 650 到 1200 伏的中低压市场跑出规模，成本压得很稳，氧化镓短期挤不进去。它真正的空间在 3000 伏以上：特高压电网、大型储能、轨道交通、大功率工业电源。今年 7 月，国家"十五五"规划纲要把"推动氧化镓、金刚石等超宽禁带半导体产业化发展"写了进去，政策端的确定性已经给足。

钱和产能其实已经在动了。镓仁今年 8 月完成数亿元 A 轮融资，方广资本和深创投联合领投，跟投名单里出现了中国中车；富加的万片级产线也在往前推。只是材料端做出突破，和产业端真正拿到订单之间，还隔着一整条链：外延、设计、制造、封装、测试。

（来源：富加镓业，氧化镓单晶与抛光衬底实物）

12 英寸这一关过了。下一关在器件厂的产线上，那才是把这块黑石头变成钱的地方。

本文基于 IT 之家 9 月 14 日报道、电子工程专辑、浙江大学硅材料国家重点实验室、都市快报、富加镓业与镓仁半导体官方发布、同花顺财经、乔治梅森大学与人工晶体学报材料数据等公开资料交叉验证整理。文中成本数据均为企业与供应链测算口径，不构成投资建议。