SCMP：中国的氧化镓突破会让美国F-22雷达落后两代吗？ 在当今全球雷达技术的激烈竞争中，中国在半导体领域的最新进展可能使其在军事电子技术方面领先美国一到两代。 尽管美国空军仍在推进其战斗机机队采用氮化镓（GaN）雷达系统的升级计划，中国工程师已开始探索更具前瞻性的下一代技术：具备内置存储功能的氧化镓（Ga₂O₃）半导体。 当前，中国的战斗机——从较早期的歼-10到先进的歼-20和歼-35——均已配备基于第三代半导体氮化镓的雷达系统。相较之下，美国F-22战斗机仍沿用老旧的砷化镓（GaAs）雷达，无论是在探测距离、效率还是可靠性方面，中国的氮化镓雷达均展现出明显优势。 美国国防部原计划为F-35战斗机换装氮化镓雷达，但由于中国对镓相关材料的出口实施战略管控，相关计划已被迫推迟至少五年。 氧化镓技术的新突破 北京邮电大学WuZhenPing团队在2月11日发表于《Science Advances》的一项研究中，首次通过实验证实κ相氧化镓（κ-Ga₂O₃）在室温下具有稳定的铁电性。这意味着该材料不仅可用作高功率射频发射组件，还可像存储器一样进行数据存储。 铁电性是指某些晶体材料能够通过外加电场实现信息存储的能力。将这一特性引入氧化镓，意味着功率处理与数据存储可以在单一材料中实现，从而大幅减小系统体积、降低功耗，并提升在极端环境下的可靠性——这正是机载雷达和导弹制导系统等关键军事装备所需的核心性能。 WuZhenPing指出：“如果能够将氧化镓本身的极端稳定性与铁电材料的存储能力相结合，就有望解决极端环境下多功能电子设备中长期存在的核心难题：如何同时实现高功率处理能力与非易失性存储。” 军事应用与产业化进展 此前，WuZhenPing团队已证实氧化镓在紫外日盲光电探测中表现出优异性能，具备高抗干扰能力和低背景噪声，适用于军事监视、导弹预警及电网安全等场景。将铁电性引入氧化镓光电探测器后，有望进一步提升其灵敏度和可靠性。 氧化镓具有五种主要的晶体结构相：α、β、γ、δ、κ。其中κ相被理论预测具有铁电性，但此前未得到实验验证。吴振平团队采用工业兼容的制备方法，在衬底上成功生长出超薄、高纯度的κ相氧化镓薄膜，首次在室温下验证其具有本征铁电性。实验表明，该材料在经过1000万次循环操作后，仍能稳定保持存储状态。 技术集成优势 在传统电子系统中，功率放大模块与存储单元分离，导致系统体积庞大、功耗高，并面临材料界面匹配等问题。而κ相氧化镓的出现，使得功率控制与数据存储功能可在同一芯片上实现，有望显著提升未来高功率雷达和光电系统的能效比与整体性能。 产业基础与战略资源 2023年3月，杭州JiaRen半导体有限公司成功实现8英寸β相氧化镓（β-Ga₂O₃）晶体的工业化生长，为量产奠定基础；同年10月，该公司又成功生长出高质量6英寸晶体，并采用自上而下的同质外延工艺路线，进一步推动氧化镓在高功率电子器件中的应用进程。 作为全球镓资源储量和生产的中心，中国占据全球超过95%的镓产量，并已对镓、锗等关键半导体材料实施出口管制。这为构建具有全球竞争力的半导体产业链提供了坚实的资源与战略支撑。 结语 综上所述，中国战斗机雷达系统已全面采用第三代氮化镓技术，在性能上超越现役F-22雷达；而以氧化镓为代表的下一代半导体材料，若成功实现功率与存储功能的单片集成，将可能使中国在未来雷达及军事电子装备领域实现对美国的技术代差领先。依托丰富的镓资源、精准的出口管控及快速推进的产业化能力，中国在军用半导体领域的战略布局正逐步显现其深远影响。