日本Flosfia公司计划于明年大规模量产氧化镓器件

时间2022-08-31 09:44:44来源:作者:admin 点击:
       据日经新闻报道,京都大学的一家初创公司计划生产节能性能更高的半导体器件,与使用现有产品的汽车相比,这将使电动汽车的行驶里程增加约 10%。

报道指出,三菱重工、丰田汽车子公司电装和日本开发银行投资的Flosfia将大规模生产使用氧化镓(硅的替代品)作为半导体材料的功率半导体。

       据该公司称,与当前的半导体器件相比,这些器件可以将功率损耗降低 70%。此外,它们还可以将 EV 功耗降低 10%,从而延长一次充电的续航里程。

      Flosfia 的目标是到 2023 年夏季实现每月数十万的生产能力。这些器件将出售给汽车零部件制造商。该公司计划将生产外包给日本国内电子公司,目标是到 2030 年实现 1000 亿日元(7.32 亿美元)的销售额。

     随着电动汽车需求的增加,该公司希望在欧洲和美国的竞争对手之前将其设备商业化。

      一次充电的续驶里程是电动汽车性能的关键因素。电动汽车制造商通过提高电池性能和减轻车辆重量,突破了车辆行驶距离的极限。

      Flosfia 是从半导体材料层面应对 EV 续航里程挑战的公司之一。除氧化镓外,碳化硅已成为一种有前途的发展途径。特斯拉成为第一个在量产汽车中使用碳化硅功率半导体的同行。

      功率半导体器件控制电机和其他 EV 部件中的电流和电压。日本公司在半导体领域的整体份额较小,但在该领域仍具有优势。

      三菱电机、东芝和富士电机合计占据全球功率半导体市场约 20% 的份额。在日本政府支持的新能源和工业技术开发组织的支持下,像 Flosfia 这样的新公司正在该行业找到一席之地。

      今年年初,日本从事半导体研发的Novel Crystal Technology(NCT,埼玉县狭山市)发布消息称,该公司与日本酸素控股旗下的大阳日酸、东京农工大学一起,成功实现了氧化镓功率半导体的6英吋成膜。由于可在较大晶圆上成膜,估计可大幅削减晶圆生产成本。氧化镓功率半导体被期待帮助纯电动汽车(EV)等减少电力消耗。

 

      这是作为日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的战略项目实现的研发。大阳日酸和东京农工大学开发了可按6英吋晶圆进行成膜的装置。

 

      以往的技术只能在最大4英吋晶圆上成膜,NCT在世界上首次实现6英吋的成膜。有助于削减生产成本,有望把成本降到「碳化矽(SiC)功率半导体的三分之一」(NCT相关人员)。

 

     据NCT预测,氧化镓晶圆的市场到2030年度将扩大到约590亿日元规模。该公司的目标是在确立晶圆量产技术后,2024年度销售晶圆的量产装置。将销售给大型功率半导体厂商,用于实现纯电动汽车等的节能。

 

      同样是在今年上半年,源自日本东北大学的初创企业C&A与东北大学教授吉川彰的研发团队开发出一种技术,能以此前100分之1的成本制造有助于节能的新一代功率半导体的原材料“氧化镓”。新技术不需要昂贵的设备,成品率也将提高。计划在2年内制造出实用化所需的大尺寸结晶。

 

     研发团队开发出了通过直接加热原料来制造氧化镓结晶的设备,制造出了最大约5厘米的结晶。将原料装入用水冷却的铜质容器,利用频率达到此前约100倍的电磁波,使原料熔化。

 

      传统方法是加热使用贵金属铱制造的容器,熔化其中的材料,制造结晶。要制造直径约15厘米的实用性结晶,仅容器就需要3000万~5000万日元,还存在结晶的质量不够稳定等课题。

 

      据称由于不需要昂贵的容器等原因,利用新方法能以目前约100分之1的成本制造氧化镓结晶。力争在2年内制造出直径15厘米以上的结晶。

 

      现在的功率半导体主要把硅用于基板,但课题是会产生电力损耗。氧化镓与碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等一起,作为新一代材料受到期待。据称氧化镓的电力损耗在理论上仅为硅的约3400分之1、碳化硅的约10分之1。

 

      如果纯电动汽车(EV)的马达驱动用电源采用氧化镓制的功率半导体,就算电池容量相同,也能行驶更远距离。C&A和东北大学的团队将利用新方法降低此前成为瓶颈的生产成本,推动实用化。