日本功率半导体又领先,2022年量产氧化镓!

半导体行业观察 · 半导体行业观察·2022-07-26 09:44

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来源:内容由 半导体行业观察(ID: icb ank)综合自eetjp,谢 谢。

FLOSFIA 是京都大学的一家开发氧化镓(Ga 2 O 3 )功率器件的风险公司,预计将于2022年开始批量生产SBD(肖特基势垒二极管)。


该公司在“TECHNO-FRONTIER 2022”(2022 年 7 月 20 日至 22 日 / Tokyo Big Sight)上展出,并展出了配备了使用氧化镓的 SBD“GaO SBD”的评估板。GaO SBD 的最大额定电压为 600V,正向电流 (I f ) 为 10A。“首先,我们的目标是几百瓦的电源。:FLOSFIA 功率器件事业部总经理 Takuto Ikawa 表示。“过去一年,我们继续发送 GaO SBD 样品,并获得了积极评价。”Takuto Ikawa 接着说。


展台上,除了FLOSFIA评估板外,还展出了搭载Wakoken制造的GaO SBD的DC-DC转换器。这个意义很大。“如果没有市场采用记录,像 GaO SBD 这样的新设备很难传播,”Ikawa 解释说。因此,如果有一家公司雇用或介绍了一家公司,那么雇用案件的数量可能会因此增加。“我希望能够在一年后的展会上展示带有 GaO SBD 的最终产品,”Ikawa 说。



FLOSFIA 的氧化镓功率器件使用一种称为α-Ga 2 O 3 的材料。氧化镓具有不同晶形的β-Ga 2 O 3 ,结构更稳定。然而,由于α型在带隙等特性方面优越(Si的带隙值(eV) 为1.1,SiC为3.3, Ga2O3为5.3 。这个5.3是一个α型数值,对于β型来说略低一些),FLOSFIA专注于α-Ga 2 O 3 的开发。FLOSFIA拥有独特的成膜技术“雾干法”,可以生产出稳定且具有优异特性的α-Ga 2 O 3 。“在这一点上,除了我们的雾干法之外,很难生产稳定的α型氧化镓,”Ikawa先生解释道。


尽管氧化镓功率器件仍处于功率器件市场的早期阶段,“许多研究成果已在学术团体等上公布。但其中大部分以β-Ga 2 O 3 “从这个意义上说,α型是最接近实际用途的功率器件,”他说。


日本氧化镓的新进展


今年年初,日本从事半导体研发的Novel Crystal Technology(NCT,埼玉县狭山市)发布消息称,该公司与日本酸素控股旗下的大阳日酸、东京农工大学一起,成功实现了氧化镓功率半导体的6英吋成膜。由于可在较大晶圆上成膜,估计可大幅削减晶圆生产成本。氧化镓功率半导体被期待帮助纯电动汽车(EV)等减少电力消耗。


这是作为日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的战略项目实现的研发。大阳日酸和东京农工大学开发了可按6英吋晶圆进行成膜的装置。


以往的技术只能在最大4英吋晶圆上成膜,NCT在世界上首次实现6英吋的成膜。有助于削减生产成本,有望把成本降到「碳化矽(SiC)功率半导体的三分之一」(NCT相关人员)。


据NCT预测,氧化镓晶圆的市场到2030年度将扩大到约590亿日元规模。该公司的目标是在确立晶圆量产技术后,2024年度销售晶圆的量产装置。将销售给大型功率半导体厂商,用于实现纯电动汽车等的节能。


同样是在今年上半年,源自日本东北大学的初创企业C&A与东北大学教授吉川彰的研发团队开发出一种技术,能以此前100分之1的成本制造有助于节能的新一代功率半导体的原材料“氧化镓”。新技术不需要昂贵的设备,成品率也将提高。计划在2年内制造出实用化所需的大尺寸结晶。


研发团队开发出了通过直接加热原料来制造氧化镓结晶的设备,制造出了最大约5厘米的结晶。将原料装入用水冷却的铜质容器,利用频率达到此前约100倍的电磁波,使原料熔化。


传统方法是加热使用贵金属铱制造的容器,熔化其中的材料,制造结晶。要制造直径约15厘米的实用性结晶,仅容器就需要3000万~5000万日元,还存在结晶的质量不够稳定等课题。


据称由于不需要昂贵的容器等原因,利用新方法能以目前约100分之1的成本制造氧化镓结晶。力争在2年内制造出直径15厘米以上的结晶。


现在的功率半导体主要把硅用于基板,但课题是会产生电力损耗。氧化镓与碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等一起,作为新一代材料受到期待。据称氧化镓的电力损耗在理论上仅为硅的约3400分之1、碳化硅的约10分之1。


如果纯电动汽车(EV)的马达驱动用电源采用氧化镓制的功率半导体,就算电池容量相同,也能行驶更远距离。C&A和东北大学的团队将利用新方法降低此前成为瓶颈的生产成本,推动实用化。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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