近日，力积电与日本研发机构合作，开发出全球独家第四代氧化物半导体材料IGZO（氧化铟镓锌）制程技术，可生产分辨率超过5000ppi的显示驱动芯片，突破既有元宇宙装置显示技术分辨率、亮度技术不足限制。

力积电预计IGZO制程的AR/VR产品可能在明年小量试产，将有机会成为全球第一家拥有此技术的厂商。消息一出，立刻吸引苹果、LG等大厂主动上门询问洽谈合作。

第四代半导体的材料主要指以氧化镓 、氮化铝和锑化物等为代表的超宽禁带半导体材料(宽度＞4eV)。相较于第三代半导体，其基板制作更容易，同时具备超宽能隙的特性，使材料所能承受更高电压的崩溃电压和临界电场，在超高功率元件应用极具潜力。

而目前元宇宙相关装置分辨率约在2000ppi至3000ppi，力积电看好IGZO制程技术可大幅提升分辨率，此次携手日本研发机构合作，开发分辨率超过5000ppi的显示驱动芯片制程技术。

1、氧化镓材料的优势

后摩尔时代，具有先天性能优势的宽禁带半导体材料脱颖而出，将推动电力电子器件提高效率、提高密度、缩小尺寸、减轻重量、降低总成本。而超宽禁带的禁带宽度，决定了耐压值、损耗、功率、频率，以及使用等方面，超宽禁带材料相对于硅基和第三代半导体材料都有优势。

第四代半导体比较典型的材料有氧化镓、金刚石等。据张杰教授透露，北欧对氧化镓材料进行了长时间的研究工作。氧化镓半导体材料，是目前国际上普遍关注和认可的下一代超宽禁带代表性材料。

目前，对第四代半导体材料的研究和发展，已经进入了国际研究视野。与第三代半导体材料相比，第四代半导体材料在耐压性能、频率性能上又有一些新的提升。而且根据国际上著名出版集团每年对相关研究主题进行论文的学术统计，氧化镓的研究工作进入科睿唯安2021研究前沿物理类，已经得到了研究上的推进。

在张杰教授看来，未来氧化镓材料会在电力电子器件的应用上扮演相当重要的角色，因为与SiC材料相比，氧化镓可以将导通电阻降低7倍，损耗降低86%，可以满足功率半导体器件阻断状态可承受高电压；导通状态应具备高电流密度和低导通压降；以及满足开关时间短和损耗低的要求，非常适合电力电子器件的应用。

另外，氧化镓材料的性能也很强大，带隙宽度为4.9eV，击穿场强高达8MV/cm、Baliga优值达到了3214，导通电阻也很低。更为重要的是，一旦批量生产，氧化镓的成本仅为第三代半导体材料成本均值的1/3，它更具成本优势。

另外一个氧化镓材料应用，是利用它的超宽禁带的属性制作的光电子器件。也就是主要用于日盲光电器件，即紫外区域，波长短，禁带宽。由于日盲紫外技术在红外紫外双色制导、导弹识别跟踪、舰载通信等国防领域具有重大战略意义。当然，除了国防，该技术在电网安全监测、医学成像、海上搜救、环境与生化检测等民生领域也有很重要的应用。

2、氧化镓材料应用场景有望扩大

氧化镓( Ga2O3 )是一种新型超宽禁带半导体材料，是第四代半导体材料之一。研究证明，以氧化镓材料所制作功率器件，相较于碳化硅和氮化镓所制成的产品，更加耐热且高效、成本更低、应用范围更广。业内普遍认为，氧化镓有望替代碳化硅和氮化镓成为新一代半导体材料的代表。目前，各国的半导体企业都争先恐后布局，氧化镓正在逐渐成为半导体材料界一颗冉冉升起的新星。

我国研究氧化镓的机构和高校较多，也取得了很多研究成果，有望在应用场景和需求量逐渐明确之后，进行科技成果转移。辐射探测传感器芯片、高功率和超大功率芯片是氧化镓两个主要方向，下游应用领域包括电力调节和配电系统中的高压整流器、电动汽车和光伏太阳能系统等。

中国科学院院士郝跃曾指出，氧化镓材料是最有可能在未来大放异彩的材料之一，在未来的10年左右，氧化镓器件有可能成为有竞争力的电力电子器件，会直接与碳化硅器件竞争。但氧化镓目前的研发进度还不够快，仍需不懈努力。

文章来源： 宽禁带联盟，数据宝，DT新材料