昨天，日本又一家企業——豐田合成——宣布成功量產了6英寸氮化鎵單晶襯底。

據豐田合成的最新文獻，他們是通過鈉助溶劑液相法，先在藍寶石襯底上生長籽晶，然后再經過HVPE法生長高質量的氮化鎵單晶，研發時間僅半年。

量產6英寸GaN襯底

2025年營收目標超53億

3月15日， 豐田合成 官網宣布，他們與 大阪大學 合作，成功制造出應用于功率半導體的6英寸 GaN襯底 。  

6英寸GaN襯底

據介紹，這項成果是由日本環境省，豐田合成和大阪大學利用 鈉助 溶劑液相法GaN單晶生長法 ，生產了超過6英寸的 高質量 GaN 襯底。

制造大直徑GaN襯底的要點（鈉熔劑法）

豐田合 成表示， 6英寸功率半導體氮化鎵襯底的研發得益于 早期LED氮化鎵襯底技術 的積累。

LED產業界認為，對氮化鎵研究得最成功的單位日亞公司和豐田合成。豐田合成從1986年就開始研究GaN基LED的生長技術，1991年在 諾貝爾物理獎得主 赤崎勇教授的指導下，他們 率先 在世界范圍內成功開發出GaN藍光LED。

除了氮化鎵襯底外，豐田從2010年就開始研究 GaN基功率器件 。2015年其GaN基功率器件實現了 50安培 的大電流操作；2016年7月，豐田合成研發出世界 首顆 GaN基 1200V 功率晶體管芯片，工作電流超過20A；并在2019年6月，GaN基功率器件實現了 100安培 的大電流操作。

4次迭代技術

半年成功研發6吋單晶

根據 文 獻，豐田合成為了開發6英寸氮化鎵單晶，采用了鈉助溶劑和MVPE兩種方法。 鈉助溶劑法是為了生長高質量籽晶，而MVPE是為了生長氮化鎵單晶。

整個 生長工藝如下：

豐田合成先使用鈉助溶劑法在藍寶石襯底上生長了多籽晶襯底（MPS）。據介紹，他們 已制造出直徑 8 英寸的 MPS襯底 ， 正在開發 10 英寸級大直徑 MPS襯底 。

而這種方法只用于生長優質GaN籽晶，他們采用了MVPE等方法，在籽晶上再生長厚厚的GaN，以生產高質量的GaN襯底。

豐田合成株式會社表示，他們將繼續評估6英寸襯底的量產質量，并致力于進一步提高產品質量和擴大直徑（6英寸或更大）。 

據介紹，2021年10月，他們已經成立了一家風險投資公司“teamGaN”，使用這項GaN襯底制造技術，為功率器件開發提供 GaN 襯底。

據了解，2025年豐田合成氮化鎵業務的營收目標是要達到1000億日圓（約53.3億人民幣），其中氮化鎵襯底和功率器件是主要營收來源。而且豐田與日本名古屋大學合作開發了“全氮化鎵汽車”，屆時從LED照明、激光雷達和功率器件都將采用氮化鎵技術。

住友、三菱量產4吋襯底

6吋單晶已在路上

據 《2021第三代半導體調研白皮書》 ，豐田合成株式會社并不是日本第一家宣布成功制造出6英寸GaN襯底的企業。

● 早在2021年6月， 住友化學 表示將投入100億日元（約5.86億人民幣），從2022年開始 量產 4英寸GaN單晶襯底。

而且他們還表示已經成功制作了6英寸的GaN襯底，并 加快 了量產技術的 建立 。  

未來5年，住友化學的目標是將GaN襯底營收 提升3倍 ，從光電領域轉入更大的功率半導體領域。

● 2021年3月， 三菱化學 曾透露，他們已開發出4英寸GaN單晶襯底，計劃于2022年4月開始供應并且正在開發6英寸的產品。  

而且，其晶體缺陷僅為普通GaN襯底的大約1/100-1/1000，“ 幾乎沒有缺陷 ”。

國內企業氮化鎵單晶進展

放眼國內，近幾年內， 吳越半導體 、 蘇州納維 、 廣東光大 、 上 海瀚鎵 和 鎵特半導體 以及 東莞 中稼 在氮化鎵單晶方面均取得了良好成果。

2021年12月，吳越半導體舉行了GaN晶體出片儀式，展出了全球范圍內 首次 厚度突破 1 厘米 的氮化鎵晶體。  

據悉，2020年2月，吳越半導體、先導集團與高新區管委會簽訂合作協議，在無錫高新區實施 2-6 英寸氮化鎵自支撐單晶襯底產業化項目 ——首個落戶于無錫先導集成電路裝備材料產業園的項目。

2021年1月，蘇州納維舉行總部大樓奠基儀式，項目建成后，GaN單晶襯底及外延片年產能達 5萬片 。在2017年，該公司推出4英寸GaN單晶襯底，并突破了6英寸的關鍵核心技術。

2021年9月，東莞增補了 6 1個 2021年第三批市重大項目，其中包括廣東光大的 氮化鎵項目 ，總投資額高達 44億 元，建成后將生產2-4英寸氮化鎵襯底等產品。

2021年8月，根據《瀚鎵GaN自支撐晶圓制造關鍵技術研發與產業化》項目的環評公示，上海瀚鎵半導體科技有限公司將在上海市浦東新區建設“4英寸GaN高質量自支撐晶圓的研發及中試”。

2020年3月，鎵特半導體宣布開發出4英寸 摻碳半絕緣GaN晶圓片 。據悉，該公司已初步具備自支撐氮化鎵晶圓片產業化生產條件，4英寸自支撐氮化鎵晶圓片厚度達 800μm 。

2018年2月，東莞中稼半導體宣布，在國內 首次 試產4英寸自支撐GaN襯底，并計劃于同年年底實現常規 量產 。