水冷铜容器或使氧化镓成本大幅降低
据日经报道，源自东北大学的初创企业CA与东北大学教授吉川彰的研发团队开发出一种技术，能以此前分之1的成本制造有助于节能的新一代功率半导体的原材料「氧化镓」。新技术不需要昂贵的设备，成品率也将提高。计划在2年内制造出实用化所需的大尺寸结晶。
研发团队开发出了通过直接加热原料来制造氧化镓结晶的设备，制造出了最大约5厘米的结晶。将原料装入用水冷却的铜质容器，利用频率达到此前约倍的电磁波，使原料熔化。
传统方法是加热使用贵金属铱制造的容器，熔化其中的材料，制造结晶。要制造直径约15厘米的实用性结晶，仅容器就需要万～万日元，还存在结晶的质量不够稳定等课题。
据称由于不需要昂贵的容器等原因，利用新方法能以目前约分之1的成本制造氧化镓结晶。力争在2年内制造出直径15厘米以上的结晶。
现在的功率半导体主要把硅用于基板，但课题是会産生电力损耗。氧化镓与碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等一起，作为新一代材料受到期待。据称氧化镓的电力损耗在理论上仅为硅的约分之1、碳化硅的约10分之1。
如果纯电动汽车（EV）的马达驱动用电源采用氧化镓制的功率半导体，就算电池容量相同，也能行驶更远距离。CA和东北大学的团队将利用新方法降低此前成为瓶颈的生産成本，推动实用化。
功率半导体预测，氧化镓前景可期
年6月，富士经济对SiC（碳化硅）、Si（硅）功率半导体等下一代功率半导体的全球市场进行了调查。功率半导体市场预计到年将达到亿日元，而年为亿日元。
该调查针对使用SiC、GaN、氧化镓和Si功率半导体（例如MOSFET和IGBT）的下一代功率半导体。我们还调查了与功率半导体相关的组件和制造设备市场。调查时间为年11月至年2月。
年，Si功率半导体将占功率半导体市场的大部分，达亿日元。Si功率半导体在中国市场扩大，但在其他地区，汽车和工业设备的销售额下降，与年相比下降了4.0%。从年开始，汽车和5G（第5代移动通信）相关产品的需求有望增加，预计年将达到37,亿日元。
预计到年，下一代功率半导体市场将达到亿日元，而年为亿日元。虽然市场规模仍然较小，但预计年后年增长率仍将接近20%。
FujiKeizai将SiC功率半导体、GaN功率半导体和Ga2O3功率半导体列为未来功率半导体市场感兴趣的产品。
SiC功率半导体用于SiC-SBD（肖特基势垒二极管）、SiC-FET和SiC功率模块。尽管年受到新型冠状病毒感染的影响，但由于对信息和通信设备和太阳能发电的强劲需求，市场规模同比增长9.6%至亿日元。未来，汽车、铁路车辆、能源设备、工业设备等的采用将增加，预计到年将达到亿日元。
GaN功率半导体市场预计到年为亿日元，而年为22亿日元。数据中心和5G基站投资将继续增加，信息通信设备领域有望保持坚挺。预计在年后安装在xEV等汽车上。
Ga2O3功率半导体的市场仍然很小，但预计到年开始量产时市场将达到2亿日元。与SiC功率半导体和GaN功率半导体相比，具有高耐压、低损耗等特点，可以降低成本。首先，它将用于消费设备和其他耐压为V的应用，预计年后将安装在汽车上。年市场规模预计为亿日元。
此外，预计到年功率半导体相关组件市场为亿日元，而年为亿日元。年制造设备市场预计为亿日元，年为亿日元。中国和台湾市场计划大力资本投资，预计年后需求将主要在亚洲增长。
延伸阅读
之前，美国某研究机构为对比氧化镓与碳化硅的成本，做了严谨的计算。综合工艺特点、劳动力、设备以及原材料成本等诸多因素，最后得出结论，6英寸氧化镓晶片的成本初步有望降至美金（而在这美元中，有一半以上的成本来自于铱坩埚）。这意味着氧化镓晶片的价格只有同规格碳化硅晶片的三分之一（6英寸碳化硅晶片价格美金，2英寸氮化镓晶片价格0美金左右）。由于宽禁带电力电子器件的成本很大一部分来自于衬底材料，如氧化镓可以替代碳化硅，则可以使器件的成本下降45-55%。
当6寸氧化镓的价格降到美元之后，如能采用钨坩埚或钼坩埚亦或是提高铱坩埚的寿命，都可进一步降低成本。另外，优化抛光工艺和外延工艺也可以有效降低成本。最终，美国研究机构认为未来6英寸氧化镓晶片的成本有望降至美元。
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