源自日本東京大學的企業Gaianixx開發出了用於製造調節電壓和電流的功率半導體、名為「中間膜」的材料。可以在廉價的矽基板上疊加碳化矽（SiC）等，預計功率半導體的製造成本將減少75%左右。這有可能推動純電動汽車（EV）等的高性能化。

 

       功率半導體被認為有助於提高純電動汽車的續航里程，促進電子産品的小型化。與屬於主流材料的矽相比，性能更優越的碳化矽、氮化鎵（GaN）、氧化鎵（Ga₂O₃）等的洽購增加。例如，在半導體功能所需的電氣特性方面，碳化矽的性能被認為是矽的約3倍。即使在高溫下，電流也很少洩漏，因此不容易發生誤啟動。

 

       另一方面，這些新材料的供應量很小，每平方釐米基板的價格達到矽（不到100日元）的數倍到400倍。在需求不斷擴大的背景下，控製成本成為緊要課題。

 

       如果使用中間膜，則可在廉價的矽基板上堆疊碳化矽等薄膜。這是因為中間膜會隨著不同材料的原子的排列方式而改變形狀，從而防止引發缺陷和性能下降的「變形」的發生。與將薄膜疊加在相同材料的基板上的傳統方法相比，製造成本可降至約四分之一。

 

Gaianixx的中間膜有助於降低製造成本

 

       Gaianixx將在2025年之前形成年産約2萬枚中間膜的産能。通過以風投公司JIC Venture Growth Investments和Alconix Ventures等為受讓方的洽特定人增資，籌集了3.5億日元，用於量産投資。

 

       Gaianixx的首席科學官（CSO）木島健還擔任東京大學特任研究員，一直在開發調整不同材料的原子結構錯位的中間膜。此次運用了30多年的研究成果。

 

       首先瞄準日本國內大型半導體廠商的需求，還考慮向海外廠商銷售。該公司社長兼首席執行官（CEO）中尾健人認為，「如果能夠使用更多的新材料，就能加速新一代功率半導體的普及」。

 

 

       富士經濟的估算顯示，由碳化矽等製造的新一代半導體的世界市場規模到2035年將達到3.4579萬億日元，增至2023年的8.8倍。為了抓住增長市場，初創企業正在展開行動。

 

       源自名古屋大學的日本UJ-Crystal公司確立了在矽溶液中溶解碳、析出碳化矽結晶的方法。與從化合物氣體中析出的一般方法相比，結晶的缺陷較少，電費也較低。製造成本可降至三分之一左右。

 

       在確立製造方法時利用了人工智慧（AI），使之學習模擬試驗的結果，計算出適合結晶化的溶液溫度和濃度的組合。該公司代表、名古屋大學教授宇治原徹回顧稱，「花了約4年時間，進行了數千萬次模擬實驗」。

 

       該公司將在2026年之前量産利用結晶化的碳化矽製造的半導體晶圓。將投資數十億日元，強化生産設備，生産主流的6英吋和8英吋晶圓，合計年産12000枚左右。

 

       AGC等出資的Novel Crystal Technology公司致力於用自主的坩堝來進行氧化鎵的結晶化。據悉，由於坩堝形狀特殊，內部溫度變化緩慢，可以析出高品質的結晶。

 

       與以往使用氣體的方法相比，預計所需時間將減少至百分之一左右，製造成本減少至三分之一左右。該公司將投入數十億日元在國內建立新工廠，到2027年推出氧化鎵製造的6英吋半導體晶圓。

 

       半導體作為戰略物資的重要性提高，對中國和美國跑馬圈地的擔憂也在加強。初創企業的技術能力和機動能力很強，但生産能力有所欠缺。為了讓曾掌握全球最大份額的「日之丸半導體」重新崛起，還需要與大企業的合作和政府的扶持政策。

 

       日本經濟新聞（中文版：日經中文網）永森拓馬

 

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