日本企业加速氮化镓半导体生产,力推电动汽车续航升级

日本公司正积极投入大规模生产氮化镓（GaN）功率半导体器件，旨在提升电动汽车的行驶里程。尽管氮化镓与碳化硅（SiC）在电动汽车功率半导体器件的应用上竞争激烈，但氮化镓因其极低的功率损耗而备受瞩目。

据称，使用标准硅功率半导体器件的电动汽车充电需90分钟，而采用碳化硅可缩短至20分钟，氮化镓则有望将充电时间进一步缩短至5分钟。然而，目前碳化硅因成本相对较低而在电动汽车下一代功率半导体器件中占据领先地位。

为了推动氮化镓的广泛应用，日本企业正致力于开发大直径基板以降低生产成本。住友化学已建立50mm和100mm氮化镓基板的量产系统，并计划于今年开始测试150mm基板，目标在2028财年实现量产。三菱化学也已开始测试100mm基板，并计划在2025年测试150mm基板，期望通过大规模生产提高生产率。

此外，日本企业还在努力开发垂直结构的氮化镓功率半导体器件，以处理更大的电流。丰田汽车的供应商丰田合成正在与三菱化学等公司合作，从晶种到基板和设备进行集成开发，以实现大规模生产。信越化学公司则尝试在氮化铝基板上生长氮化镓晶体，以制造更大的基板。

尽管氮化镓的成本较高，但其其他特性被认为可以抵消这一劣势。一些客户认为，在制造具有相同特性的半导体器件时，氮化镓的生产面积约为碳化硅的三分之一，因此可以接受基板层面三倍的价格差异。

目前，氮化镓已被应用于蓝光LED以及智能手机充电器和其他设备的水平结构功率半导体。据研究公司Omdia预测，2030年全球氮化镓器件市场规模将超过23亿美元，是2023年的11倍多。这表明，随着技术的不断进步和成本的逐步降低，氮化镓在电动汽车领域的应用前景广阔。