SiC和GaN是“下一代”还是“当代”？

SiC企业不断增多，成本不断下降一文中，作者根津在开篇写道：“下一代功率半导体已经不再特别。”这是因为，随着使用SiC和GaN等“下一代功率半导体”的大量发布，在学会和展会的舞台上，这种功率半导体逐渐带上了“当代”的色彩。
那么，在使用功率半导体的制造现场，情况又是如何呢?虽然使用SiC和GaN的产品目前尚处开始增加的阶段，仍属于“下一代”，但在功率半导体使用者的心目中，此类产品已逐渐由“下一代”向“当代”转变。
不久前，笔者与一位很久未见的、多年来从事电源技术研发的朋友碰面，对方上来便说：“耐压600V的GaN器件已经问世啦!”因为这次碰面是为了其他事情，这句话实在出乎笔者预料。这位技术人员表示，自从松下于2013年3月开始、夏普于同年4月开始供应样品之后，电源技术人员的开发热情高涨了起来。虽然在这以前也有部分企业推出了实用产品，但随着供应商的增加，使用GaN器件开发电源已成了“手头的工作”之一。这位电源技术者说，自己将使用GaN器件，开发开关频率提高近一位数的电源电路。
功率半导体的研讨会也盛况空前。《日经电子》6月28日举办的“下一代功率半导体的影响力”研讨会座无虚席，在测量器厂商泰克(Tektronix)与安捷伦科技(Agilent Technologies)各自举办的活动(泰克为7月2日举办，安捷伦科技为7月9～10日举办)上，有关功率半导体评估方法的会议也迎来了大批听众。
在泰克的活动中，笔者参加了与电流和电压测量相关的会议，会议详细介绍了kV级大电压的测量方式和要点，给笔者留下了深刻的印象。在安捷伦科技的活动中，笔者参加了与下一代功率半导体的评估方法相关的会议，通过询问与会者的职务，笔者发现，约4成与会者的工作都是功率半导体的使用者，而对于“下次希望介绍什么测量方法”的问题，同样有大约4成与会者的回答是“开关特性评估”。从这一点也可看出，一直被称作“下一代”产品的SiC和GaN器件目前已经有了众多的使用者。
在安捷伦的活动上，HiSOL展出的测量仪也能反映出使用SiC和GaN的动向日趋活跃的现状。这种测量仪的用途是在真空和惰性气体环境的反应室内，把功率半导体暴露在超过200℃的高温(最大400℃)下，检测其电特性(采用真空或惰性气体环境是为了防止待测电极在高温状态下氧化，准确评估器件特性)。SiC器件和GaN器件的特点是，工作温度比IGBT和传统功率MOSFET等Si系器件的工作温度更高。有越来越多的技术人员打算在严酷的条件下使用采用SiC器件和GaN器件的电路，开始对其进行实际评估。
另一方面，在使用SiC和GaN的时候，设计往往不像过去由Si系功率半导体组成的电路那样顺利。其原因有两点，首先是功率半导体的性能参数不同，其次是，与功率半导体组合的周边部件和材料也需要多加注意。就目前而言，有些时候，想要实现预想的电路还相当困难。
例如，前面提到的电源技术者就表示，实现GaN功率半导体擅长的高速开关时，面临着功率电感性能跟不上的问题。功率半导体能够在MHz的水平下工作，但是，高速开关使用的功率电感由于损耗大，最多只能达到100kHz。如果不改变线圈使用的金属材料等，MHz级别的动作就如同痴人说梦。
所以，在功率半导体的使用者看来，或许只有等到周边技术的难题全部解决的那一天，他们才能放心大胆地把SiC和GaN称为“当代”。