Gallium oxide: 2023年からSBDを実用化！
Utilisation pratique du SBD dès 2023 !
Praktischer Einsatz von SBD ab 2023!
Practical use of SBD from 2023!
氧化鎵：從 2023年開始實際使用 SBD！
ー「バリガ性能特性」「オン抵抗値」でSiCをしのぐー
SiCパワー半導体：
ー大電流・高耐圧で動作させられるSiCー
パワー半導体SiCが、今後の主役と目される。
既に「EVや鉄道、太陽光発電用のインバーター」で普及が進む。
このSiCを脅かすかもしれない存在が台頭してきた。
それは、酸化ガリウム（Ga2O3）だ（図1）
酸化ガリウム（Ga2O3）：
ー酸化ガリウムを使ったパワー半導体デバイスー
SiCの次を狙う「ウルトラワイドバンドギャップ（UWBG）半導体」
UWBG半導体として、産業化が最も早く進んでいる。
2010年：
酸化ガリウムのパワー半導体応用の研究が本格化した。2022年：
ショットキーバリアダイオード（SBD）の量産化が予定されている。2023年：
このSBDが搭載された空調装置が、市場投入される。民生電源用途のPFC（力率改善）回路での、引き合いが強い。
ノベルクリスタルテクノロジー
倉又朗人CEOーβ酸化ガリウムのパワー半導体基板やデバイスを開発中ー
酸化ガリウムデバイス：
SiCと比較すると、
「電力損失が3分の1」になる。
「値段が、チップレベルで3分の1」になる。
現在信頼性検証などが進行中。
「実用化に向けた基礎研究」は、後2年で終わる。
FLOSFIA（フロスフィア、京都市）
人羅俊実CEOー「α酸化ガリウムのパワー半導体基板やデバイス」を開発中ー
2030年には、「EVモーター駆動インバーター」としての搭載が進む。
従来：
クルマへの採用は、検討開始から5年もかかった。最近：
新デバイス採用のスピードが速まっている。特に、新規参入企業はどんどん取り入れる。
酸化ガリウムパワー半導体の特徴：
ーパワー半導体デバイス材料として、SiCよりも優れているー
- パワーデバイス向け酸化ガリウムには、
- その結晶構造の違いによってαとβがある。
いずれもパワーデバイスの性能を示す指標「バリガ性能特性」でSiCをしのぐ。
「バリガ性能特性」：
具体的には、
- α酸化ガリウムの場合はシリコン（Si）に比べて約6000倍、
- β酸化ガリウムの場合はシリコン（Si）に比べて約3000倍。
SiCと比べても、数倍以上の性能だ（表1）
「SiCより大きな電流・電圧」を扱えるのだ。
「オン抵抗値」：
同じ電圧で動作させた場合、
β酸化ガリウムのオン抵抗値は、「SiCの10分の1」なのだ（図2）
日経クロステック（xTECH）
https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02262/121400006/
Oxyde de gallium : Utilisation pratique du SBD dès 2023 !
– Surpasse le SiC dans les “caractéristiques de performance Bariga” et la “valeur de résistance à l’allumage” –
Semi-conducteurs de puissance SiC :
-SiC pouvant fonctionner avec un courant important et une tension de tenue élevée-
Le semi-conducteur de puissance SiC devrait jouer un rôle de premier plan à l’avenir.
Il se répand déjà dans “les véhicules électriques, les chemins de fer et les onduleurs pour la production d’énergie solaire”.
Une existence qui peut menacer ce SiC a émergé.
C’est de l’oxyde de gallium (Ga2O3) (Fig. 1)
Oxyde de gallium (Ga2O3) :
-Dispositifs semi-conducteurs de puissance utilisant de l’oxyde de gallium-
Les « semi-conducteurs à ultra-large bande interdite (UWBG) » pour succéder au SiC
Parmi les semi-conducteurs UWBG, l’industrialisation progresse le plus rapidement.
2010 :
La recherche sur l’application de l’oxyde de gallium aux semi-conducteurs de puissance a commencé sérieusement.
2022 :
La production en série de diodes à barrière Schottky (SBD) est prévue.
2023 :
Un climatiseur équipé de ce SBD sera mis sur le marché.
Il existe une forte demande de circuits PFC (Power Factor Correction) pour les alimentations grand public.
nouvelle technologie cristalline
Akito Kuramata, PDG
– Développement de substrats et de dispositifs semi-conducteurs de puissance à l’oxyde de β-gallium –
Appareil à l’oxyde de gallium :
Par rapport au SiC,
“La perte de puissance est réduite d’un tiers.”
“Le prix sera de 1/3 au niveau de la puce.”
La vérification de la fiabilité est actuellement en cours.
“La recherche fondamentale pour l’application pratique” se terminera dans deux ans.
FLOSFIA (Ville de Kyoto)
Toshimi Hitora, PDG
– Développement de substrats et de dispositifs semi-conducteurs de puissance à base d’oxyde de gallium alpha –
En 2030, il sera installé en tant qu'”onduleur de motorisation EV”.
Conventionnel:
Il a fallu cinq ans à partir du début de la réflexion pour l’adopter dans les voitures.
ces jours-ci:
L’adoption de nouveaux appareils s’accélère.
En particulier, de nouveaux entrants arrivent rapidement sur le marché.
Caractéristiques du semi-conducteur de puissance à l’oxyde de gallium :
– Mieux que SiC comme matériau de dispositif semi-conducteur de puissance –
Pour l’oxyde de gallium pour les appareils de puissance,
Il y a α et β en fonction de la différence de structure cristalline.
Tous deux surpassent le SiC en termes de “caractéristiques de performance bariga”, un indice qui indique les performances des dispositifs de puissance.
“Caractéristiques de performance Baliga”:
En particulier,
Dans le cas de l’oxyde de gallium alpha, il est environ 6000 fois celui du silicium (Si),
Dans le cas de l’oxyde de β-gallium, elle est environ 3 000 fois celle du silicium (Si).
Par rapport au SiC, les performances sont plus de plusieurs fois supérieures (tableau 1).
Il peut gérer “un courant et une tension plus élevés que SiC”.
“Valeur de résistance à l’allumage”:
Lorsqu’il fonctionne à la même tension,
La résistance à l’état passant de l’oxyde de β-gallium est “un dixième de celle du SiC” (Fig. 2).
Nikkei CrossTech (xTECH)
Galliumoxid: Praktischer Einsatz von SBD ab 2023!
– Übertrifft SiC in “Bariga-Leistungsmerkmalen” und “On-Widerstandswert” –
SiC-Leistungshalbleiter:
-SiC, das mit großem Strom und hoher Spannungsfestigkeit betrieben werden kann-
Leistungshalbleiter SiC wird in Zukunft voraussichtlich eine führende Rolle spielen.
Es breitet sich bereits in „EVs, Eisenbahnen und Wechselrichtern für die Solarstromerzeugung“ aus.
Eine Existenz, die dieses SiC bedrohen könnte, ist entstanden.
Es handelt sich um Galliumoxid (Ga2O3) (Abb. 1)
Galliumoxid (Ga2O3):
-Leistungshalbleiterbauelemente mit Galliumoxid-
“Ultra-Wide Bandgap (UWBG)-Halbleiter” mit dem Ziel, SiC nachzufolgen
Bei den UWBG-Halbleitern schreitet die Industrialisierung am schnellsten voran.
2010:
Die Erforschung der Anwendung von Galliumoxid für Leistungshalbleiter begann ernsthaft.
2022:
Die Massenproduktion von Schottky-Dioden (SBD) ist geplant.
2023:
Eine mit diesem SBD ausgestattete Klimaanlage wird auf den Markt gebracht.
Es besteht eine starke Nachfrage nach PFC-Schaltungen (Power Factor Correction) für Verbraucherstromversorgungen.
neuartige Kristalltechnologie
Akito Kuramata, CEO
– Entwicklung von β-Galliumoxid-Leistungshalbleitersubstraten und -geräten –
Galliumoxid-Gerät:
Verglichen mit SiC,
“Die Verlustleistung wird auf ein Drittel reduziert.”
“Der Preis wird 1/3 auf Chip-Ebene betragen.”
Die Zuverlässigkeitsüberprüfung wird derzeit durchgeführt.
„Grundlagenforschung für die Praxis“ endet in zwei Jahren.
FLOSFIA (Kyoto-Stadt)
Toshimi Hitora, CEO
– Entwicklung von Alpha-Galliumoxid-Leistungshalbleitersubstraten und -geräten –
Im Jahr 2030 wird er als „EV Motor Drive Inverter“ installiert.
Konventionell:
Es dauerte fünf Jahre von Beginn der Überlegungen an, um es in Autos einzuführen.
heutzutage:
Die Einführung neuer Geräte beschleunigt sich.
Vor allem Neueinsteiger drängen schnell auf den Markt.
Eigenschaften von Galliumoxid-Leistungshalbleitern:
– Besser als SiC als Material für Leistungshalbleiter –
Für Galliumoxid für Leistungsgeräte,
Abhängig vom Unterschied in der Kristallstruktur gibt es α und β.
Beide übertreffen SiC in Bezug auf die “Bariga-Leistungsmerkmale”, ein Index, der die Leistung von Leistungsgeräten angibt.
“Baliga-Leistungsmerkmale”:
Im Speziellen,
Bei Alpha-Galliumoxid ist es etwa das 6000-fache von Silizium (Si),
Bei β-Galliumoxid beträgt sie etwa das 3.000-fache von Silizium (Si).
Im Vergleich zu SiC ist die Leistung mehr als um ein Vielfaches höher (Tabelle 1).
Es kann “höhere Ströme und Spannungen als SiC” verarbeiten.
„Einschaltwiderstandswert“:
Bei Betrieb mit gleicher Spannung
Der On-Widerstand von β-Galliumoxid beträgt „ein Zehntel von SiC“ (Bild 2).
Nikkei Cross Tech (xTECH)