取代矽的次代半導體!日本力挺氮化鎵,估 10年內問世

日本力挺被視為「次世代的功率半導體」的GaN,期望 2020 年代末期開始應用於數據中心、家電、汽車等。
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▲Photo Credit: Shutterstock/ 達志影像
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    本文來自合作媒體 MoneyDJ,INSIDE 經授權轉載

數十年來,矽一直是半導體科技的基石,但是許多專家認為矽的發展來到極限,氮化鎵(Gallium nitride、簡稱 GaN)有望取而代之。日本政府砸錢相挺,相信以 GaN 為基礎的半導體,將在 2020 年代後期上市。

韓媒 etnews 9 月 29 日報導,自駕車和電動車蓬勃發展,能在極端環境下控制電流的功率半導體備受矚目。GaN 和碳化矽(silicon carbide、簡稱SiC)是少數符合此種條件的半導體材料。其中以 GaN 為基礎的功率半導體最受注意,被視為「次世代的功率半導體」。

有鑑於此,日本經產省準備資助日企和大學,發展耗電量更低的次世代半導體,預計明年將撥款 2,030 萬美元,未來五年共計斥資 8,560 萬美元。日方補助鎖定研發 GaN 材料的企業,GaN 半導體能降低耗電。

日本是全球第一個研發 GaN 的國家,政府鼎力相挺,讓在該國全球市場享有競爭優勢。半導體材料是日本的強項,日方打算支持相關企業,研發能減少耗電的半導體材料,藉此超越對手。日本經產省相信,2020 年代末期,日企將開始供給以 GaN 為基礎的半導體,用於數據中心、家電、汽車等。如果 GaN 取代現今廣泛使用的矽,每年可以減少 1,440 萬噸的二氧化碳排放。

寬能矽 GaN、耗電少耐高溫

為何各方看好 GaN?The Verge 2019 年初報導,英國布里斯托大學(University of Bristol)物理學家 Martin Kuball 表示,所有材料都有「能隙」(band gap),也就是傳導電流的能力。GaN 的能隙比矽更寬,能承受更高的電壓、電流也能更快通過。

正是如此,以 GaN 為基礎的半導體,比會矽半導體更有效率、耗電也較少。哈佛大學博士候選人 Danqing Wang 說:「可以把東西作得很小,或在同一區域塞入更多的 GaN,表現卻更好。」一旦電力損失減少,不只能縮小充電裝置的體積、用電量也更少。Kuball 指出,現今的電子產品若全數改用 GaN,耗電可望減少 10%、甚至 25%。

此外,矽無法承受過高溫度,汽車內的電子元件必須遠離引擎,避免過熱。GaN 比矽更能承受高溫,能去除此一限制,開啟汽車設計的無窮可能。

    責任編輯:Heemie
   核稿編輯:Anny




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