韓媒etnews報(bào)導(dǎo)顯示,自駕車和電動(dòng)車蓬勃發(fā)展,能在極端環(huán)境下控制電流的功率半導(dǎo)體備受矚目。GaN和碳化硅(silicon carbide,簡(jiǎn)稱SiC)是少數(shù)符合此種條件的半導(dǎo)體材料,其中以GaN為基礎(chǔ)的功率半導(dǎo)體最受注意,被視為“次世代的功率半導(dǎo)體”。
有鑒于此,日本經(jīng)產(chǎn)省準(zhǔn)備資助日企和大學(xué),發(fā)展耗電量更低的次世代半導(dǎo)體,預(yù)計(jì)明年將撥款2,030萬(wàn)美元,未來(lái)5年共計(jì)斥資8,560萬(wàn)美元。日方補(bǔ)助鎖定研發(fā)GaN材料的企業(yè),GaN半導(dǎo)體能降低耗電。
日本是全球第一個(gè)研發(fā)GaN的國(guó)家,政府鼎力相挺,讓在該國(guó)全球市場(chǎng)享有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。半導(dǎo)體材料是日本的強(qiáng)項(xiàng),日方打算支持相關(guān)企業(yè),研發(fā)能減少耗電的半導(dǎo)體材料,借此超越對(duì)手。日本經(jīng)產(chǎn)省相信,2020年代末期,日企將開始供給以GaN為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體,用于資料中心、家電、汽車等。如果GaN取代現(xiàn)今廣泛使用的硅,每年可以減少1,440萬(wàn)噸的二氧化碳排放。
GaN的能隙比硅寬,耗電少耐高溫
為何各方看好GaN?The Verge 2019年初報(bào)導(dǎo),英國(guó)布里斯托大學(xué)(University of Bristol)物理學(xué)家Martin Kuball表示,所有材料都有“能隙”(band gap),也就是傳導(dǎo)電流的能力。GaN的能隙比硅更寬,能承受更高的電壓、電流也能更快通過(guò)。
正是如此,以GaN為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體,比會(huì)硅半導(dǎo)體更有效率、耗電也較少。哈佛大學(xué)博士候選人Danqing Wang說(shuō):“可以把東西做得很小,或在同一區(qū)域塞入更多的GaN,表現(xiàn)卻更好?!币坏╇娏p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(xiàn)今的電子產(chǎn)品若全數(shù)改用GaN,耗電可望減少10%、甚至25%。
此外,硅無(wú)法承受過(guò)高溫度,汽車內(nèi)的電子元件必須遠(yuǎn)離引擎,避免過(guò)熱。GaN比硅更能承受高溫,能去除此一限制,開啟汽車設(shè)計(jì)的無(wú)窮可能。