與現(xiàn)在的Si功率半導(dǎo)體相比,SiC及GaN等新一代功率半導(dǎo)體有望利用逆變器和變流器等大幅提高效率并減小尺寸。2013年采用SiC功率元件和GaN功率元件的事例逐漸增加,同時(shí)各企業(yè)也圍繞這些元件展開了激烈的開發(fā)競爭。
SiC功率半導(dǎo)體方面,在柵極設(shè)有溝道的溝道型MOSFET的開發(fā)在2013年大幅加速。以前推出的SiCMOSFET只有平面型,尚未推出溝道型。溝道型MOSFET的導(dǎo)通電阻只有平面型的幾分之一,因此可以進(jìn)一步降低損耗。導(dǎo)通電阻降低后,采用比平面型更小的芯片面積即可獲得相同載流量。也就是說,能夠削減成本。
由于溝道型MOSFET具有以上特點(diǎn),日本各半導(dǎo)體廠商將其視作“可充分發(fā)揮SiC優(yōu)勢(shì)的晶體管第一候選”,正式開始進(jìn)行研究開發(fā)。這一動(dòng)向在2013年9月29日~10月4日舉行的SiC相關(guān)國際學(xué)會(huì)“ICSCRM2013”上得到了充分體現(xiàn)。在此次會(huì)議上,各企業(yè)紛紛發(fā)表了溝道型SiCMOSFET的最新開發(fā)成果。比如羅姆、住友電氣工業(yè)及三菱電機(jī)等。其中,羅姆在實(shí)用化方面似乎走在前列。該公司將在2014年上半年推出柵極和源極都設(shè)有溝道的“雙溝道型”SiCMOSFET。
SiC備受汽車行業(yè)的期待。比如,電裝正在自主研發(fā)SiC基板和功率元件。當(dāng)然,該公司也在開發(fā)溝道型MOSFET,并宣布將于2015年推出產(chǎn)品。
GaN功率元件方面,日本各大企業(yè)相繼發(fā)布了新產(chǎn)品,還有不少企業(yè)宣布涉足功率元件業(yè)務(wù)。其中,變化較大的是耐壓600V的GaN功率晶體管。耐壓600V的功率晶體管能夠應(yīng)用于空調(diào)、電磁爐等白色家電,混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車的逆變器,光伏逆變器及工業(yè)設(shè)備等輸出功率在數(shù)百~數(shù)萬W的功率轉(zhuǎn)換器。
以前,GaN功率晶體管的耐壓大都在200V以下,耐壓600V的產(chǎn)品達(dá)到實(shí)用水平的只有美國Transphorm公司一家。進(jìn)入2013年,松下和夏普宣布涉足GaN功率元件業(yè)務(wù),前者于2013年3月開始樣品供貨耐壓600V的產(chǎn)品,后者于2013年4月開始樣品供貨耐壓600V的產(chǎn)品。此外,國際整流器公司(IR)公司及EPC公司也在為實(shí)現(xiàn)耐壓600V產(chǎn)品的實(shí)用化而進(jìn)行研發(fā)。
富士通半導(dǎo)體也已開始樣品供貨GaN功率晶體管,該公司于2013年11月與Transphorm公司簽訂了合并GaN功率器件業(yè)務(wù)的協(xié)議。雙方的業(yè)務(wù)合并后,將由Transphorm開發(fā)GaN功率器件,由富士通半導(dǎo)體制造。