支持GX推進和EV普及的功率半導體的發展。-3頁接近支持基礎的材料開發的現狀

採用“SiC”和“GaN”的新一代功率半導體

南川：採用碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）等新型材料的功率半導體可以將功率轉換效率提高到例如97-98%。 1-2%的提升意義重大。

SiC最初是特斯拉採用量產的。通常的硅是125度左右的耐熱上限，SiC是250度也能耐受的設計。即使在汽車發動機室等變熱的地方，也可以將SiC功率半導體放置在靠近發動機或電動機的位置。然後形狀因數 (構成形狀和尺寸的因素) 變小，因此它變得非常有利。

GaN (氮化鎵) 的特點是頻率高。頻率越高，從AC到DC,從DC到AC的電源轉換或頻率轉換的效率越高。

有利於電源的效率化，也有助於電腦電源的小型化。

目前，據說SiC的價格是普通硅的5~6倍，GaN的價格是普通硅的7~8倍以上。雖然市場仍然有限，但我認為如果價格範圍隨著未來大規模生產而下降，應用將會擴大。

安倍:沒錯。從材料的角度來看，SiC和GaN的發展歷史已經解決了難以穩定地生長晶體的問題。

南川:您認為功率半導體材料開發的重點是什麽?

安倍：田中貴金屬集團長期以來一直從事半導體封裝材料業務，最初是接合線，現在已擴展到晶片鍵合材料和活性金屬焊料。

基於這些知識，我們認為在功率半導體材料中，散熱性和可靠性的兼容性是重要的。

新出現的SiC和GaN具有與硅不同的物理性質，例如，我聽說硅是柔軟的，SiC在加工到實際晶片厚度時是硬的。

當晶片最終鍵合到基板時，熱膨脹係數的差異會導致翹曲；如果基板較硬，則無法充分釋放應力，從而導致晶片和基板之間出現間隙或空隙。這些空隙會影響鍵結層的密度，最終影響晶片的散熱和可靠性。

我認為開發下一代材料的關鍵在於透過優化具有不同物理特性的晶片和基板的中繼和接合材料來確保性能和可靠性。

南川:確實，功率半導體長期使用的情況很多。在光伏發電的情況下，面板壽命據說是15年，如果你沒有那麽多，你就會遇到麻煩。果然可靠性非常重要。

Abe：此外，SiC具有高耐壓，因此在相同電流和電壓下能降低晶片尺寸。 據說即使與矽在相同耐阻電壓下，晶片尺寸仍約為三分之一至四分之一。 然而，當小型化時，熱量更容易累積，進而增加散熱的需求。 我相信新一代電力半導體材料的開發，是追求散熱、低阻與可靠性。

南川:材料開發需要耐心。我認為隨著時間的推移，繼續發展的方面很大。那是日本企業擅長的地方，所以我認為日本在功率半導體方面處於重要地位。

下一頁美國、中國、印度、......

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