取代硅的次代半导体!韩媒:日本挺氮化镓,料10年内问世

2020-09-30 22:11:20 十轮网

数十年来,硅一直是半导体科技的基石,但是许多专家认为硅的发展来到极限,氮化镓(Gallium nitride,简称GaN)有望取而代之。日本政府砸钱相挺,相信以GaN为基础的半导体,将在2020年代后期上市。

韩媒etnews 9月29日报道,自动驾驶汽车和电动汽车蓬勃发展,能在极端环境下控制电流的功率半导体备受瞩目。GaN和碳化硅(silicon carbide,简称SiC)是少数符合此种条件的半导体材料,其中以GaN为基础的功率半导体最受注意,被视为“次世代的功率半导体”。

有鉴于此,日本经产省准备资助日企和大学,发展耗电量更低的次世代半导体,预计明年将拨款2,030万美元,未来5年共计斥资8,560万美元。日方补助锁定研发GaN材料的企业,GaN半导体能降低耗电。

日本是全球第一个研发GaN的国家,政府鼎力相挺,让在该国全球市场享有竞争优势。半导体材料是日本的强项,日方打算支持相关企业,研发能减少耗电的半导体材料,借此超越对手。日本经产省相信,2020年代末期,日企将开始供给以GaN为基础的半导体,用于数据中心、家电、汽车等。如果GaN取代现今广泛使用的硅,每年可以减少1,440万吨的二氧化碳排放。

GaN的能隙比硅宽,耗电少耐高温

为何各方看好GaN?The Verge 2019年初报道,英国布里斯托大学(University of Bristol)物理学家Martin Kuball表示,所有材料都有“能隙”(band gap),也就是传导电流的能力。GaN的能隙比硅更宽,能承受更高的电压、电流也能更快通过。

正是如此,以GaN为基础的半导体,比会硅半导体更有效率、耗电也较少。哈佛大学博士候选人Danqing Wang说:“可以把东西做得很小,或在同一区域塞入更多的GaN,表现却更好。”一旦电力损失减少,不仅能缩小充电设备的体积,用电量也更少。Kuball指出,现今的电子产品若全部改用GaN,耗电有望减少10%、甚至25%。

此外,硅无法承受过高温度,汽车内的电子组件必须远离引擎,避免过热。GaN比硅更能承受高温,能去除该限制,打开汽车设计的无穷可能。

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