新一代功率半导体：多个领域的节能关键

因新兴市场国家电力需求增加而受到关注

      技术信息供应商美国IHSGlobal预测称，功率半导体市场将稳定发展。全球市场规模预计在2017年，将从2012年的114亿美元扩大到141亿美元。其中，新兴市场国家的电力需求增加尤为明显。

      美国IHSGlobal日本事务所代表南川明说“以新兴市场国家为中心，中产阶级正在增加，耗电量越来越大。在2020年，很有可能出现电力供求紧张，发生全球性电力危机。”

      有数据显示，工业机械和家电等的马达所使用的电力占到了全球耗电量的55%，欧洲和中国已经公布了关于马达效率的节能标准。

      通过使用精密控制马达转数的逆变器，可以使耗电量减少了4成左右。日本的工业用和家用空调基本全部配备了逆变器，但从世界范围来看，普及率只有区区2成。而逆变器的核心部件就是功率半导体。

      功率半导体之所以受到关注，原因并不只是全球电力需求的增加，还有一个重要因素是最近3年——4年来，新材料接连投入了实用。

      传统半导体的主要材料是硅。而如今作为新一代功率半导体材料，碳化硅(SIC)和氮化镓(GaN)备受期待。如果日本国内的功率半导体全部从硅换成碳化硅，按照原油换算，到2020年可节约能源724万kL。节约的电能相当于7——8座核电站的发电量。

通过大型化降低成本

      用来提高功率半导体能源利用效率的是使用新材料的新一代产品。其中有望成为主流的是使用碳化硅的产品。与硅相比，碳化硅能够耐受大电压、大电流，大幅削减工作时以热量形式散发的功率损耗。与硅制产品相比，理论上可减少70%的功率损耗。

      三菱电机从1990年代开始研发SiC功率半导体。2010年，该公司使用SiC功率半导体，在全球率先上市了变频空调。2012年，东京地铁银座线的部分车辆也采用了该公司的产品。与过去相比，车辆系统节能高达38.6%。

      作为功率半导体领域的后起之秀，罗姆也在1990年代着手开发碳化硅的产品，并以2009年收购了德国的碳化硅晶圆企业SiCystal，由此，建立起了从碳化硅晶圆到模块的一条龙开发、制造体制。

      2013年。罗姆开始使用碳化硅量产大口径的6英寸晶圆。1枚晶圆可以切割的芯片数量是过去的两倍，提高了生产效率。该公司把功率半导体视为增长的动力之一。碳化硅则是功率半导体的核心。

      与碳化硅同样被看好的还有氮化镓。氮化镓具备的有点可举：比硅更耐受高电压，可以缩短电极之间的距离;发热少，耗电量小;开关速度高压碳化硅。可以支持高频率，因此能够使周边部件小型化。但缺点是不支持大电流、大电压，只适用于家电等输出功率较低的电器。

      功率半导体市场虽然前景光明，但估计今后竞争将激化。

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