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日本开发半导体碳化硅缺陷大降的技术

2021/11/30

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半导体

      日本名古屋大学的宇治原彻教授等人开发出了利用人工智能(AI)高精度制造新一代半导体使用的碳化硅(SiC)结晶的方法。这种方法能将结晶缺陷数量降至原来百分之一,提高了半导体生产的成品率。2021年6月成立的初创企业计划2022年销售样品,2025年实现量产。

     

      SiC与现在的主流半导体基板硅基板相比,节能性能更高。功率半导体是为实现脱碳社会有望普及的纯电动汽车(EV)及电力控制等不可或缺的元器件,SiC是功率半导体最合适的材料。

 

     不过与硅相比,难以制造原子整齐排列的高品质结晶。制造结晶时,有很多需要调整的地方。比如:温度、作为材料的溶液的浓度以及机械的结构等。难以找到良好的条件,确立将结晶尺寸增大到30厘米的技术用了几十年。

     

功率半导体的形象图

 

      研究团队利用AI优化了多个项目。宇治原教授表示“让AI学习模拟(模拟实验)结果,导出了最佳条件”。经过4年的开发,可以制造能产业利用的约15厘米的尺寸了。

     

     试制的SiC结晶比现有结晶的缺陷数量大幅减少。宇治原教授表示“有缺陷的话,半导体的性能就不稳定,成品率差”。宇治原教授成立了生产销售SiC结晶的名古屋大学创办的初创企业“UJ-Crystal”,计划实现量产。

   

     采用SiC基板的半导体已在美国特斯拉部分主打纯电动汽车“Model 3”中负责马达控制等的逆变器上采用。丰田也在2020年底推出的燃料电池车“MIRAI”的新款车上采用了电装生产的SiC。

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