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日本開發半導體碳化矽缺陷大降的技術

2021/11/30

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半導體

      日本名古屋大學的宇治原徹教授等人開發出了利用人工智慧(AI)高精度製造新一代半導體使用的碳化矽(SiC)結晶的方法。這種方法能將結晶缺陷數量降至原來百分之一,提高了半導體生産的成品率。2021年6月成立的初創企業計劃2022年銷售樣品,2025年實現量産。

     

      SiC與現在的主流半導體基板矽基板相比,節能性能更高。功率半導體是為實現脫碳社會有望普及的純電動汽車(EV)及電力控制等不可或缺的元器件,SiC是功率半導體最合適的材料。

 

     不過與矽相比,難以製造原子整齊排列的高品質結晶。製造結晶時,有很多需要調整的地方。比如:溫度、作為材料的溶液的濃度以及機械的結構等。難以找到良好的條件,確立將結晶尺寸增大到30釐米的技術用了幾十年。

     

功率半導體的形象圖

 

      研究團隊利用AI優化了多個項目。宇治原教授表示「讓AI學習模擬(模擬實驗)結果,導出了最佳條件」。經過4年的開發,可以製造能産業利用的約15釐米的尺寸了。

     

     試製的SiC結晶比現有結晶的缺陷數量大幅減少。宇治原教授表示「有缺陷的話,半導體的性能就不穩定,成品率差」。宇治原教授成立了生産銷售SiC結晶的名古屋大學創辦的初創企業「UJ-Crystal」,計劃實現量産。

   

     採用SiC基板的半導體已在美國特斯拉部分主打純電動汽車「Model 3」中負責馬達控制等的逆變器上採用。豐田也在2020年底推出的燃料電池車「MIRAI」的新款車上採用了電裝生産的SiC。

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報道評論

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