日本新技术,可将SiC成本降低75%

时间:2024-03-14浏览次数:173
源自日本东京大学的企业Gaianixx开发出了用于制造调节电压和电流的功率半导体、名为「中间膜」的材料。可以在廉价的硅基板上叠加碳化硅(SiC)等,预计功率半导体的制造成本将减少75%左右。这有可能推动纯电动汽车(EV)等的高性能化。功率半导体被认为有助于提高纯电动汽车的续航里程,促进电子产品的小型化。与属于主流材料的硅相比,性能更优越的碳化硅、氮化镓(Ga

源自日本东京大学的企业Gaianixx开发出了用于制造调节电压和电流的功率半导体、名为「中间膜」的材料。可以在廉价的硅基板上叠加碳化硅(SiC)等,预计功率半导体的制造成本将减少75%左右。这有可能推动纯电动汽车(EV)等的高性能化。


功率半导体被认为有助于提高纯电动汽车的续航里程,促进电子产品的小型化。与属于主流材料的硅相比,性能更优越的碳化硅、氮化镓(GaN)、氧化镓(Ga ₂O₃)等的洽购增加。例如,在半导体功能所需的电气特性方面,碳化硅的性能被认为是硅的约3倍。即使在高温下,电流也很少泄漏,因此不容易发生误启动。


另一方面,这些新材料的供应量很小,每平方厘米基板的价格达到硅(不到100日元)的数倍到400倍。在需求不断扩大的背景下,控制成本成为紧要课题。


如果使用中间膜,则可在廉价的硅基板上堆叠碳化硅等薄膜。这是因为中间膜会随着不同材料的原子的排列方式而改变形状,从而防止引发缺陷和性能下降的「变形」的发生。与将薄膜叠加在相同材料的基板上的传统方法相比,制造成本可降至约四分之一。


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Gaianixx将在2025年之前形成年产约2万枚中间膜的产能。通过以风投公司JIC Venture Growth Investments和Alconix Ventures等为受让方的洽特定人增资,筹集了3.5亿日元,用于量产投资。


Gaianixx的首席科学官(CSO)木岛健还担任东京大学特任研究员,一直在开发调整不同材料的原子结构错位的中间膜。此次运用了30多年的研究成果。


首先瞄准日本国内大型半导体厂商的需求,还考虑向海外厂商销售。该公司社长兼首席执行官(CEO)中尾健人认为,「如果能够使用更多的新材料,就能加速新一代功率半导体的普及」。


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富士经济的估算显示,由碳化硅等制造的新一代半导体的世界市场规模到2035年将达到3.4579万亿日元,增至2023年的8.8倍。为了抓住增长市场,初创企业正在展开行动。


源自名古屋大学的日本UJ-Crystal公司确立了在硅溶液中溶解碳、析出碳化硅结晶的方法。与从化合物气体中析出的一般方法相比,结晶的缺陷较少,电费也较低。制造成本可降至三分之一左右。


在确立制造方法时利用了人工智慧(AI),使之学习模拟试验的结果,计算出适合结晶化的溶液温度和浓度的组合。该公司代表、名古屋大学教授宇治原彻回顾称,「花了约4年时间,进行了数千万次模拟实验」。


该公司将在2026年之前量产利用结晶化的碳化硅制造的半导体晶圆。将投资数十亿日元,强化生产设备,生产主流的6英吋和8英吋晶圆,合计年产12000枚左右。


AGC等出资的Novel Crystal Technology公司致力于用自主的坩埚来进行氧化镓的结晶化。据悉,由于坩埚形状特殊,内部温度变化缓慢,可以析出高品质的结晶。


与以往使用气体的方法相比,预计所需时间将减少至百分之一左右,制造成本减少至三分之一左右。该公司将投入数十亿日元在国内建立新工厂,到2027年推出氧化镓制造的6英吋半导体晶圆。


半导体作为战略物资的重要性提高,对中国和美国跑马圈地的担忧也在加强。初创企业的技术能力和机动能力很强,但生产能力有所欠缺。为了让曾掌握全球最大份额的「日之丸半导体」重新崛起,还需要与大企业的合作和政府的扶持政策。

(文章来源:半导体产业洞察)

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2023年3月

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