支持GX推进和EV普及的功率半导体的发展。-3页接近支持基础的材料开发的现状

采用“SiC”和“GaN”的新一代功率半导体

南川：采用碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等新型材料的功率半导体可以将功率转换效率提高到例如97-98%。1-2%的提升意义重大。

SiC最初是特斯拉采用量产的。通常的硅是125度左右的耐热上限，SiC是250度也能耐受的设计。即使在汽车发动机室等变热的地方，也可以将SiC功率半导体放置在靠近发动机或电动机的位置。然后形状因子 (构成形状和尺寸的因素) 变小，因此它变得非常有利。

GaN (氮化镓) 的特点是频率高。频率越高，从AC到DC,从DC到AC的电源转换或频率转换的效率越高。

有利于电源的效率化，也有助于电脑电源的小型化。

目前，据说SiC的价格是普通硅的5~6倍，GaN的价格是普通硅的7~8倍以上。虽然市场仍然有限，但我认为如果价格范围随着未来大规模生产而下降，应用将会扩大。

安倍:没错。从材料的角度来看，SiC和GaN的发展历史已经解决了难以稳定地生长晶体的问题。

南川:您认为功率半导体材料开发的重点是什么?

安倍：田中贵金属集团长期以来一直从事半导体封装材料业务，最初是键合丝，现在已扩展到芯片键合材料和活性金属钎料。

基于这些知识，我们认为在功率半导体材料中，散热性和可靠性的兼容性是重要的。

新出现的SiC和GaN具有与硅不同的物理性质，例如，我听说硅是柔软的，SiC在加工到实际芯片厚度时是硬的。

当芯片最终键合到基板时，热膨胀系数的差异会导致翘曲；如果基板较硬，则无法充分释放应力，从而导致芯片和基板之间出现间隙或空隙。这些空隙会影响键合层的密度，最终影响芯片的散热和可靠性。

我认为开发下一代材料的关键在于通过优化具有不同物理特性的芯片和基板的中继和接合材料来确保性能和可靠性。

南川:确实，功率半导体长期使用的情况很多。在光伏发电的情况下，面板寿命据说是15年，如果你没有那么多，你就会遇到麻烦。果然可靠性非常重要。

Abe：此外，SiC具有高耐耐电压，因此在相同电流和电压下可以降低芯片尺寸。 据说即使承受电压与硅相同，芯片尺寸也将只有三分之一到四分之一。 然而，当微型化时，热量更容易积累，从而增加散热的需求。 我认为，下一代功率半导体材料的开发，就是追求散热、低电阻和可靠性。

南川:材料开发需要耐心。我认为随着时间的推移，继续发展的方面很大。那是日本企业擅长的地方，所以我认为日本在功率半导体方面处于重要地位。

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