Cerca del 10% de la electricidad mundial se pierde en forma de calor durante la conversión de energía. El óxido de galio es uno de los materiales llamados a reducir esa cifra.

En diciembre de 2025, FLOSFIA, empresa derivada de la Universidad de Kioto, anunció que había completado la validación del proceso de fabricación de obleas de 4 pulgadas, el paso que habilita la producción en volumen. Según la propia compañía, el costo del sustrato queda hasta 50 veces por debajo del SiC y el equipo de crecimiento cristalino cuesta menos de una décima parte.

Qué es el óxido de galio y por qué destaca

Los semiconductores de potencia convierten y controlan la energía eléctrica. El silicio (Si) dominó durante décadas, y ahora ganan terreno materiales de nueva generación como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN).

El óxido de galio (Ga2O3) queda por encima de ambos. La aptitud de un material se mide con la figura de mérito de Baliga. Con el silicio fijado en 1, el SiC ronda 500 y el GaN, 930. El óxido de galio varía según su estructura cristalina: la forma beta marca 3.444 y la forma alfa, de estructura corindón, la que trabaja FLOSFIA, llega a 6.726. La empresa describe su material alfa como unas 7.000 veces el silicio y unas 20 veces el SiC.

Hay una contrapartida. El óxido de galio conduce el calor un orden de magnitud peor que el Si, el SiC o el GaN, de modo que el calor generado durante el funcionamiento cuesta más de evacuar. El diseño térmico es un requisito previo, no un detalle final.

El avance técnico de FLOSFIA

El 24 de diciembre de 2025, FLOSFIA anunció que había completado la validación de la tecnología de fabricación de obleas de α-Ga2O3 de 4 pulgadas, cumpliendo en plazo el objetivo que se había fijado un año antes.

También avanzó en el problema de fiabilidad que arrastraban sus diodos Schottky (SBD). La compañía venía lidiando con una fiabilidad irregular atribuida al procesado de la superficie del α-Ga2O3; acotó la causa a dos factores, la rugosidad superficial microscópica y un tipo concreto de defecto cristalino, y desarrolló métodos de detección para cada uno.

Resultados medidos:

  • Dispositivos prototipo de 600V de tensión de ruptura y clase 10A
  • Corriente de fuga en polarización inversa reducida a menos de 1/1000 del nivel anterior
  • 1.500 horas de polarización inversa continua a 150°C sin que se produjera la destrucción del dispositivo

Tres razones de la ventaja en costos

Lo que llama la atención del enfoque de FLOSFIA es el costo antes que el rendimiento.

1. Sustratos de zafiro

Los sustratos representan el 48% del costo de fabricación de un dispositivo SiC. Los dispositivos de α-Ga2O3 hacen crecer el cristal sobre zafiro, disponible y barato, lo que reduce el costo del sustrato hasta 50 veces. Una oblea de zafiro se cotiza entre una décima y una cincuentava parte del precio de una de SiC del mismo tamaño.

2. El método Mist Dry

FLOSFIA emplea Mist Dry®, su desarrollo propio a partir de la técnica Mist CVD creada en la Universidad de Kioto. Las materias primas se atomizan y se pulverizan sobre un sustrato caliente, donde crece el cristal. Al no requerir sistemas de vacío, la inversión en equipo queda por debajo de una décima parte de la que exigen los sistemas MOCVD y HVPE usados para el SiC.

3. Compatibilidad con fábricas existentes

Se pueden reaprovechar equipos de proceso ya instalados en plantas de GaN-LED y de SiC, lo que rebaja la barrera de entrada a la producción en volumen.

Aplicaciones y perspectivas de mercado

Las aplicaciones previstas están donde coinciden alta tensión y corriente elevada: unidades de control de potencia para vehículos eléctricos, alimentación de centros de datos, inversores solares, accionamiento de robots industriales. En los eléctricos, donde la autonomía y el tiempo de carga son las restricciones reales, una menor pérdida de conversión se traduce de forma directa.

El instituto Yano Research sitúa el mercado mundial de monocristales semiconductores de banda ancha, medido por facturación de fabricantes, en 286.900 millones de yenes en 2025 y 829.800 millones en 2035. El impulso vendría de los semiconductores de potencia para vehículos eléctricos de batería, material rodante ferroviario y equipo industrial.

Qué significa para la industria japonesa

El mercado del SiC, hoy el principal en semiconductores de potencia de nueva generación, atraviesa una competencia de precios severa: la demanda de vehículos eléctricos se desaceleró y los fabricantes chinos invirtieron a gran escala. Las empresas japonesas conservan ventaja técnica, pero pierden terreno en costos.

FLOSFIA ha presentado más de 700 patentes en torno al α-Ga2O3, convirtiendo la propia tecnología de materiales en barrera de entrada.

Entre sus accionistas figuran Denso, Mitsubishi Heavy Industries, Daikin Industries, Yaskawa Electric y JSR. Hay desarrollo conjunto con Denso en aplicaciones para automoción y con Mitsubishi Heavy en equipo industrial.

Lo que viene y lo que falta

FLOSFIA planea ampliar la tensión de ruptura de 600V a 1.200V y 1.700V, con corrientes que pasarían de 10A a varios cientos de amperios. En el anuncio de diciembre de 2025 indicó que acelerará el trabajo sobre la tecnología de producción de MOSFET, que representan más del 70% del mercado de dispositivos de potencia, y de diodos JBS. El conocimiento de rendimiento y proceso obtenido con los SBD se traslada a ambos.

Los obstáculos técnicos siguen ahí. El óxido de galio se resiste a formar capas de tipo P, lo que limita las estructuras de dispositivo viables. FLOSFIA desarrolló un material de tipo P, el óxido de iridio-galio (α-(IrGa)2O3), para atacar esa restricción, pero consolidarlo a escala de producción todavía está por delante.

Conviene recordar el contexto: en diciembre de 2024 la compañía anunció que revisaba el inicio de producción en serie de los SBD, previsto originalmente para 2024, porque necesitaba más tiempo para superar las pruebas de fiabilidad. La validación recién completada es la salida de aquel paréntesis.

Japón apuesta por el óxido de galio como el material "post-SiC". ¿Hasta dónde ha llegado el desarrollo de semiconductores de potencia de nueva generación en su país?

Referencias