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  • 半导体新材料主导权争夺拉开序幕

    发布日期:2021-09-24 17:40   来源:未知   阅读:

      半导体的基板材料长期使用硅,最近新材料的开发和使用取得进展。在纯电动汽车(EV)领域,以美国特斯拉采用为开端,基板采用碳化硅(SiC)的半导体相继采用。除了采用碳化硅和氮化镓(GaN)的化合物半导体之外,采用钻石等的研发也在推进。在电路的微细化面临极限的背景下,力争通过新材料进一步提高性能。

      智能手机和个人电脑等电子产品采用CPU(中央处理器)和存储器等各种半导体,但现在大部分利用硅作为基板材料进行制造。1947年美国贝尔实验室发明半导体晶体管,随后不久曾使用锗,但进入1960年代以后,八卦门。容易取得和加工的硅成为主流。

      这种绝对优势近年来在面向纯电动汽车的功率半导体领域正在瓦解。开端是特斯拉。特斯拉在一部分主力纯电动汽车“Model 3”上,在用于马达控制等的逆变器上,作为量产车首次开始采用基于碳化硅基板的半导体。

      碳化硅是碳化合物的一种,与硅相比,原子和原子的结合更强,被视为仅次于钻石和碳化硼的世界第3硬的物质。量产需要先进的技术,另一方面,一旦形成结晶,特性保持稳定,能将半导体的耗电量损耗降至不到一半。

      散热效果也更高,有助于逆变器的小型化。日本名古屋大学教授山本真义表示,“Model 3的空气阻力值像跑车一样低。佛祖禁肖,通过逆变器的小型化,实现了流线形的设计”。

      以特斯拉为开端,纯电动汽车采用碳化硅的趋势正在加强。德国半导体大型企业英飞凌科技 (Infineon Technologies AG)6月推出了面向纯电动汽车逆变器的碳化硅模块。日本法人的神津岳泉表示,“碳化硅的普及时间与以前的预期相比,已经明显提前”。韩国的现代汽车已决定在新一代纯电动汽车上采用英飞凌科技公司制造的碳化硅。在降低耗电量损耗的同时,与硅相比,能将续航距离延长5%以上。

      法国雷诺6月与半导体大型企业瑞士意法半导体(STMicroelectronics)就2026年以后的碳化硅和氮化镓半导体供给签署了合作协议。丰田在2020年底上市的燃料电池车“未来”(MIRAI)的新款车上采用了日本电装制造的碳化硅。

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