半导体新材料主导权争夺拉开序幕
2021/09/08
从美国德克萨斯大学奥斯汀校分拆(spin-out)出来的美国LAB91正在开发将碳原子薄膜“石墨烯”在晶圆上堆叠,借此提升性能的技术。在实验阶段取得成功,与半导体厂商启动了量产的验证。将有助于用于汽车和智能手机的摄像头零部件、发挥“眼睛”作用的CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器和LED的高性能化等。
安达满纳米奇精密宝石有限公司(Adamant Namiki Precision Jewel Co., Ltd,位于东京足立区)和佐贺大学利用比碳化硅更加稳定的特性,开发出了采用被称为“终极半导体材料”的钻石的功率半导体制造技术。据称与硅相比,理论上能将电力损耗减少至5万分之1。
从钻石来看,基板的大型化此前属于课题,但在工艺方面下工夫,世界最大的1英寸大小的工厂生产取得成功。在研究室的阶段,还生产出被认为元件生产最低限度所需的2英寸。不过,目前钻石造基板的制造成本达到硅的数千倍。要迈向实用化,如何降低这种成本变得重要。
基板以外的材料开发也在推进。从美国卡内基梅隆大学独立出来的美国ARIECA开发了将热传导性卓越的液体金属、被称为“弹性材料”的犹如橡胶一样延展的材料结合起来的材料。以用于半导体冷却的金属零部件媒介的形式使用,与此前材料相比,将散热效果提高5成以上。
在半导体领域,作为取代微细化的提高性能的措施,在一个封装里集成多个半导体的技术受到关注。如果以高密度集成,产生热量成为课题,但如果该企业的技术成功实现,能在有限的体积内集成大量电路,能提高运算性能。
日本经济产业省在6月发布的半导体战略中,提出为碳化硅、氮化镓和氧化镓等“革新材料”的研发和投资提供支援。除了功率半导体大型企业所在的欧洲和美国之外,中国也将积极研发半导体新材料。为了进一步提高半导体的性能,“硅之后”的主导权竞争已拉开序幕。
日本经济新闻(中文版:日经中文网)龙元秀明、张耀宇、渡边直树
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