丰田合成研发GaN晶种与6寸基板 将用于纯电车与能源业

丰田汽车子公司丰田合成(Toyoda Gosei)，因应正在成长中的氮化镓(GaN)功率半导体需求，开始试行量产GaN的晶种(Seed Crystal)。日刊工业新闻、电波新闻等报导，丰田合成透过自家工厂内的大型炉，丰田合成已可实现GaN长晶制程，并为了试作6寸与8寸晶圆，正加快生产确保产量。

GaN功率半导体用于纯电动车(BEV)与碳中和的市场正在扩张中，丰田合成目前正在开发100kW~1MW输出功率与1MHz运作频率的GaN功率元件。

比矽材料功率半导体更耐高压的GaN功率半导体，可以降低电力在职流与交流转换时的热能耗损，例如在100W的电流，目前矽材料功率半导体在转换后只能保留95W，但GaN功率半导体可保留99.5W。

丰田合成从1986年起，与赤崎勇等学者共同研发GaN。赤崎勇后来以GaN相关技术的蓝光LED获诺贝尔物理奖。到了2004年，丰田合成透过日本经产省的新能源产业技术总合开发机构(NEDO)的计划，制作出GaN基板。

2010年起丰田合成开发GaN功率半导体，2018年参加日本环境省的计划，加速开发并在2022年宣布与大阪大学合作，研发出在纳与镓混合的液态金属中让GaN结晶生长的方式，并用这种方式成功制作出6寸GaN晶种，据官网称，这是全球最大的GaN基板。

GaN功率半导体由于成本过高，普及不易，许多厂商正研发降低成本的方式。目前2寸的GaN基板成本就达到数十万日圆(数千美元)，可取出的元件数量约50个。但如果是6寸GaN基板，则可制作出800个左右的元件，6寸GaN基板价格可降到10万日圆(776美元)。

丰田合成也透过2022年的日本环境省GaN功率半导体新计划，与大阪大学、名古屋大学、Panasonic合作，研发使用GaN晶圆的高效逆变器(Inverter)。

丰田合成制作出GaN on GaN基板，同时具备全球最大的GaN大型炉，并持续研发新款大型炉，以加速晶种制作的实用化，同时着手研发功率半导体，也将在数年内提供让纯电动车制造商、能源业者等的GaN半导体实验用的评估板(Evaluation Board)。

责任编辑：舒能翊