Sign in to confirm you’re not a bot
This helps protect our community. Learn more

【"日本の技術"が"世界を一変させる"!!!】"日本発"画期的半導体"!!!

コズスコズス
2.3K subscribers
<__slot-el>
<__slot-el>
125K views 6 years ago
現在、電力制御を行うパワー半導体の世界では、シリコンより半導体物質としてのパフォーマンスが高い炭化ケイ素（SiC）や窒化ガリウム（GaN）を活用する開発が進み、成果を出している。 例えば、鉄道車両ではシリコンのパワー半導体用いたインバーターを、炭化ケイ素を用いたインバーターに交換することで、最大40％という画期的な省エネ効果を生む。半導体関連の展示会に行けば、炭化ケイ素の半導体のための技術や炭化ケイ素のパワー半導体による実用例が並ぶ。 業界では、最新の技術である炭化ケイ素や窒化ガリウムの半導体の開発に必死になっている様子がうかがえるし、山手線の新型電車で採用されるなど、身近なところでも増えつつある。 将来的には、EVや家電などにこうした新型半導体が普及し、異次元の省エネや家電などの小型化を進めていくことが予想される。非常に夢がある。しかし、炭化ケイ素や窒化ガリウムによって実現される新型半導体の開発成果を無にしかねない恐るべき技術を開発した企業が現れた。 京大初のベンチャー企業、フロスフィアだ。これまで炭化ケイ素や窒化ガリウムの素子を作る開発をしてきた人たちが、本気で困ってしまうのではないかと心配になるほどだ。 フロスフィアは、廉価に酸化ガリウムの結晶を作る方法を開発した。この技術が、なぜ炭化ケイ素や窒化ガリウムの最新の成果を無にし得るほど、すごいのだろうか。酸化ガリウムは圧倒的高性能 まず、酸化ガリウムは半導体としての性質が極めて良い。炭化ケイ素や窒化ガリウ …...more
...more
【"日本の技術"が"世界を一変させる"!!!】"日本発"画期的半導体"!!!
現在、電力制御を行うパワー半導体の世界では、シリコンより半導体物質としてのパフォーマンスが高い炭化ケイ素（SiC）や窒化ガリウム（GaN）を活用する開発が進み、成果を出している。 例えば、鉄道車両ではシリコンのパワー半導体用いたインバーターを、炭化ケイ素を用いたインバーターに交換することで、最大40％という画期的な省エネ効果を生む。半導体関連の展示会に行けば、炭化ケイ素の半導体のための技術や炭化ケイ素のパワー半導体による実用例が並ぶ。 業界では、最新の技術である炭化ケイ素や窒化ガリウムの半導体の開発に必死になっている様子がうかがえるし、山手線の新型電車で採用されるなど、身近なところでも増えつつある。 将来的には、EVや家電などにこうした新型半導体が普及し、異次元の省エネや家電などの小型化を進めていくことが予想される。非常に夢がある。しかし、炭化ケイ素や窒化ガリウムによって実現される新型半導体の開発成果を無にしかねない恐るべき技術を開発した企業が現れた。 京大初のベンチャー企業、フロスフィアだ。これまで炭化ケイ素や窒化ガリウムの素子を作る開発をしてきた人たちが、本気で困ってしまうのではないかと心配になるほどだ。 フロスフィアは、廉価に酸化ガリウムの結晶を作る方法を開発した。この技術が、なぜ炭化ケイ素や窒化ガリウムの最新の成果を無にし得るほど、すごいのだろうか。酸化ガリウムは圧倒的高性能 まず、酸化ガリウムは半導体としての性質が極めて良い。炭化ケイ素や窒化ガリウムは、シリコンよりも半導体として優れているがゆえに画期的な省エネを実現している。しかし、酸化ガリウムの物性は、炭化ケイ素や窒化ガリウムを圧倒する。 シリコンに対する半導体物質の性能を現す数値として、バリガ性能指数がよく用いられている。この数値、シリコンが1、シリコンをしのぐ省エネを実現する炭化ケイ素が340、窒化ガリウムが870である。 それに対し、酸化ガリウムのバリガ性能指数は何と3444である。シリコンの約3400倍、素晴らしい省エネ効果を実現している炭化ケイ素と比べても約100倍である。酸化ガリウムの性能は文句なしに圧倒的なのだ。 同じ性能の素子であれば、損失が少なく圧倒的省エネを実現でき、サイズも文字通り桁違いに小さく作ることができる。例えば、フロスフィアは既に炭化ケイ素に比べ電気抵抗が86％減となるダイオードの開発に成功しているし、同社のウエブサイトにあるサイズ比較では100分の1近い面積になっている。 欠点克服で酸化ガリウム半導体に目処。しかし、これまで酸化ガリウムにも欠点があった。酸化ガリウムではP型半導体が作れなかったのだ。半導体には、電子をわざと足りなくしたP型半導体と、電子をわざと余らせたN型半導体が存在する。 パワー半導体を用いたインバーターなどのパワーエレクトロニクス機器は、トランジスタとダイオードによって成り立つ。ダイオードはN型半導体のみでも製造できるショットキーバリアダイオードがある一方、トランジスタにはどうしてもP型とN型の双方が必要である。 このため、酸化ガリウムではショットキーバリアダイオードしか作れないとされてきた。もちろんそれだけでも省エネ効果は発揮できるが、これでは実力のすべてを出し切れない。 ところが、フロスフィアは酸化イリジウムを使ってP型層を作ることにも成功したのである。酸化ガリウムのトランジスタを作れるようになったのだ。これで、酸化ガリウムを使ったパワーエレクトロニクス機器実現に向け、技術的な準備は整った。 本当にすごいのは低コスト。炭化ケイ素でも窒化ガリウムでも技術的課題はあるにしても、もっと問題なのはコストである。両者とも、鉄道車両、高級サーバーの電源、人工衛星などコストが高くても採用可能な用途ではすでに大活躍している。 しかし、コストの厳しいハイブリッド車や低価格化が進む家電やデジタル機器では、炭化ケイ素や窒化ガリウムがいかに高パフォーマンスでも受け入れにくい。コストは、新技術の前にいつも立ちはだかる壁、いや、新技術でなくてもものづくりに関わる人々全員が、日々、頭を悩ませ、胃を痛くするものづくり最大最強の敵である。 フロスフィアのすごいところは、新技術の多くが敗退する難敵、高コストをすでに克服してしまっていることである。炭化ケイ素と窒化ガリウムのコストが高い理由は、密度の小さい気体から結晶を作っていることにある。 密度の小さいものからできてくるものは、当然、少ないので、時間がかかる。シリコンが比較的安いのはシリコンを溶かした液体からそのまま結晶を作ることができるからだ。 しかし、シリコンの結晶でも、炭化ケイ素や窒化ガリウムに比べれば安いものの、普通の工業材料に比べれば高価である。その理由は、シリコンは融点が高いため溶かすのに摂氏1500度もの高温が必要であることや、純度管理が非常に厳しいため、厳密に管理された清潔な環境が必要であることである。 液体からでき、温度が高くなく、超清潔な環境も不要であれば、安くできる。フロスフィアのミストドライ法はまさにそうした製法である。日本発のベンチャー企業が、その最先端を走っているということは、興奮させられることではないか。 引用元「https://www.msn.com/ja-jp/news/techan...

Follow along using the transcript.

コズスコズス

2.3K subscribers