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Highlighting JAPAN

减少电力消耗的“智慧”

利用氧化镓开发出电力消耗少的新型功率半导体。基于此,可期待对电子产品节能化、小型化做出巨大贡献。

AC适配器、家电制品、电动汽车等大小各种各样的电器产品都需要“功率半导体”。功率半导体是将直流电和交流电相互转换的转换器中的半导体装置。目前,随着电器产品的节能化,高品质、低成本的功率半导体的需求与日俱增,国内外企业纷纷对此项开发展开角逐。

功率半导体开发的主要课题之一就是减少电力消耗。在现在的功率半导体中,直流和交流电在互换时产生电力消耗。例如,在使用AC适配器和计算机时产生热量,这是因为电作为热量被放出造成电力消耗。据估算,日本在电力转换之际产生的电力消耗量约占发电力量的10%。也就是说,这部分就是能源浪费。但是,现在被广泛使用的功率半导体多为硅制产品,从作为半导体物质的硅的材料性极限来看,被认为进一步避免电力消耗很难。

在这样的情况下,2011年创业的京都市的株式会社FLOSFIA利用2008年京都大学在世界第一次制造的α-Ga2O3 (刚玉结构氧化镓)的材料,成功地开发出电力消耗少、成本低廉功率半导体。

近年来,氧化镓与碳化硅、氮化镓一起作为代替硅的半导体物质备受瞩目。不过,由于传统的半导体制法很难制造出高品质、低成本的氧化镓,因此制造出带有划算的功率半导体被认为非常困难。

“大型企业的技术人员表示,‘将氧化镓的功率半导体事业化是不可能的’。但是,正因为大企业不能做,对我们这样的风投公司来说,就具有尽快争取开发的价值”。

用于制作“α-Ga2O3”的核心技术是“雾干法”。雾干法是将雾状的原材料溶液加热气化,在气体状态下产生化学反应,生成薄膜的方法。与以往的半导体制造不同,因为不需要昂贵的真空装置,所以制造成本与使用碳化硅制造的情况相比可以控制在10分之1。另外,因为不使用氰化合物等环境污染物质,对环境也很好。

FLOSFIA在2016年制造了使用“α-Ga2O3”的功率半导体,与其他公司的硅制造功率装置相比,大幅度削减了电力消耗。该公司的功率半导体预定在AC适配器和家电产品上搭载,预计到2020年以后,机器人和X射线装置等产业机器人也可以使用。

FLOSFIA的技术也受到了大企业的关注。2018年,该公司宣布,将与汽车零部件厂商共同开发混合动力车、电动汽车的低消耗、低成本、小型轻量功率半导体。通过使用抑制了电力消耗的功率半导体,可以期待行驶距离的延伸,车体的轻量化。

“我认为α-Ga2O3的功率半导体具有给产业带来巨大冲击的潜力。”人罗先生表示,“今后,也想制造出回应市场需求的设备,为创造新产业做贡献,这就是我们目标”。

在公司名称中,也包含了磨练智慧(sophia),让其流向(flow)社会,对人类的进步贡献的愿望。对该公司来说目前一切都是刚刚开始。