日本公司正積極投入大規模生產氮化鎵(GaN)功率半導體器件,旨在提升電動汽車的行駛里程。盡管氮化鎵與碳化硅(SiC)在電動汽車功率半導體器件的應用上競爭激烈,但氮化鎵因其極低的功率損耗而備受矚目。
據稱,使用標準硅功率半導體器件的電動汽車充電需90分鐘,而采用碳化硅可縮短至20分鐘,氮化鎵則有望將充電時間進一步縮短至5分鐘。然而,目前碳化硅因成本相對較低而在電動汽車下一代功率半導體器件中占據領先地位。
為了推動氮化鎵的廣泛應用,日本企業正致力于開發大直徑基板以降低生產成本。住友化學已建立50mm和100mm氮化鎵基板的量產系統,并計劃于今年開始測試150mm基板,目標在2028財年實現量產。三菱化學也已開始測試100mm基板,并計劃在2025年測試150mm基板,期望通過大規模生產提高生產率。
此外,日本企業還在努力開發垂直結構的氮化鎵功率半導體器件,以處理更大的電流。豐田汽車的供應商豐田合成正在與三菱化學等公司合作,從晶種到基板和設備進行集成開發,以實現大規模生產。信越化學公司則嘗試在氮化鋁基板上生長氮化鎵晶體,以制造更大的基板。
盡管氮化鎵的成本較高,但其其他特性被認為可以抵消這一劣勢。一些客戶認為,在制造具有相同特性的半導體器件時,氮化鎵的生產面積約為碳化硅的三分之一,因此可以接受基板層面三倍的價格差異。
目前,氮化鎵已被應用于藍光LED以及智能手機充電器和其他設備的水平結構功率半導體。據研究公司Omdia預測,2030年全球氮化鎵器件市場規模將超過23億美元,是2023年的11倍多。這表明,隨著技術的不斷進步和成本的逐步降低,氮化鎵在電動汽車領域的應用前景廣闊。
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