日本公司正著手大規(guī)模生產(chǎn)用于電動(dòng)汽車的氮化鎵（GaN）功率半導(dǎo)體器件，以增加電動(dòng)汽車的行駛里程，但高成本仍是一個(gè)障礙。

功率損耗更小、效率更高的功率半導(dǎo)體器件被稱為下一代產(chǎn)品，氮化鎵正在與碳化硅（SiC）競(jìng)爭(zhēng)電動(dòng)汽車功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用。

氮化鎵的功率損耗非常低。如果一輛使用標(biāo)準(zhǔn)硅功率半導(dǎo)體器件的電動(dòng)汽車充電需要90分鐘，那么使用碳化硅估計(jì)可以縮短到20分鐘，而使用氮化鎵將來可以縮短到5分鐘。

但由于成本相對(duì)較低，碳化硅目前在電動(dòng)汽車下一代功率半導(dǎo)體器件中處于領(lǐng)先地位。

三菱化學(xué)集團(tuán)氮化鎵業(yè)務(wù)開發(fā)部門負(fù)責(zé)人Kenji Fujito說：“氮化鎵能否得到廣泛應(yīng)用，關(guān)鍵在于電動(dòng)汽車是否采用它。”為此，需要開發(fā)大直徑基板。

氮化鎵半導(dǎo)體器件是通過在基板上生長氮化鎵晶體制成的。較大的基板可以制造更多的器件，從而降低生產(chǎn)成本。

住友化學(xué)已經(jīng)為直徑為50mm和100mm的氮化鎵基板建立了量產(chǎn)系統(tǒng)。該公司最早將于今年開始測(cè)試150mm基板（據(jù)說這是汽車所需的最小尺寸），目標(biāo)是在2028財(cái)年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

三菱化學(xué)已經(jīng)開始測(cè)試100mm基板，并計(jì)劃在2025年開始測(cè)試150mm基板。該公司希望通過在大型工廠大量生產(chǎn)來提高生產(chǎn)率。該公司的目標(biāo)是在2030財(cái)年實(shí)現(xiàn)約100億日元（6700萬美元）的功率半導(dǎo)體銷售額。

GaN-on-GaN器件的基底材料是氮化鎵，具有垂直電流流動(dòng)的特點(diǎn)。它們可以處理更大的電流，但存在基板難以做大、成本高昂等問題。

日本公司正努力率先開發(fā)出垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵功率半導(dǎo)體器件。

豐田汽車供應(yīng)商豐田合成正致力于從晶種到基板和設(shè)備的集成開發(fā)。豐田合成計(jì)劃與三菱化學(xué)等公司合作，進(jìn)行從晶種到基板的大規(guī)模生產(chǎn)。

信越化學(xué)公司正在努力利用內(nèi)部開發(fā)的方法制造更大的基板，在氮化鋁而不是氮化鎵制成的基板上生長氮化鎵晶體。

一些人認(rèn)為，氮化鎵的其他特性將抵消其高昂的成本。Fujito說：在制造具有相同特性的半導(dǎo)體器件時(shí)，氮化鎵的生產(chǎn)面積約為碳化硅的三分之一，因此一些客戶認(rèn)為，在基板層面存在三倍的價(jià)格差異是可以接受的?！?/p>

氮化鎵已被用于藍(lán)光LED以及智能手機(jī)充電器和其他設(shè)備的水平結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體。根據(jù)研究公司Omdia的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2030年全球氮化鎵器件市場(chǎng)規(guī)模將超過23億美元，是2023年的11倍多。（校對(duì)/孫樂）