节能省电，下一代功率半导体的发展趋势

　　变频器（Inverter）或是转换器（Converter）等电力转换装置，皆使用了功率半导体元件。在现今的市场上，使用SiC、GaN的下一代产品特别引人注目。政府民间同心致力于开发的日本，正在成为开拓新市场的世界先驱。

　　2012年8月30日，昭和电工宣布其功率半导体元件的4吋SiC磊晶晶圆（epitaxial wafer）之生产能力已增加到目前的2.5倍。

　　看见市场的成长

　　使用SiC（碳化硅）的功率半导体元件，对于诸如变频器（Inverter）等电力转换装置的小型化和减少损失是很有效的方式；因此，装置製造商对于推动产品的开发一直很积极。此次，生产能力增加的塬因是，「家电产品等低电压、低电流的应用领域正在逐渐产生实际的需求；加上，铁道车辆、工业设备等高电压、大电流的开发案件也逐渐在增加」等因素。SiC製的元件与相互竞争的Si製产品相比较，其价格高昂而成为难以普及的瓶颈；如果增加了优良品质磊晶晶圆的供给量，元件成本就可望能降低（图1）。

　　

　　事实上，在从事SiC元件的开发上，各企业的动作都相当活跃。在这领域中开拓发展最为积极的罗姆（ROHM），于2012年3月召开的说明会上，发表了对于SiC业务相关的前景。根据该报告，2010年的销售额也仅有17亿日圆，到了2011年倍增到35亿日圆，预计2012年将达到50亿日圆的规模。因此，发表2014年的目标销售额可以增长到160亿日圆。

　　对于SiC元件展开事业的厂商也有不少，例如叁菱电机、富士电机等；各个公司对于营业额的预测抱持着谨慎的态度，对于数年后的目标几乎没有表示具体的数字。在ROHM的发表中，的确表明了SiC元件在企业用户中，从开发阶段过渡到实际需求的阶段，正在稳步推进中。

　　应用领域多样化

　　应用功率半导体元件的代表性产品就是变频器。它是改变直流到交流的电力转换装置，使用交流马达来驱动、就可以因应负载来控制旋转速度，进而实现了显着的节能效果。

　　在日本，如空调和洗衣机等已经率先採用。未来，若是也进行导入到工业用马达，那么，整体庞大的节能效果是可以期待的。因为一般认为，日本的电力消耗约60％是马达所消耗掉的，其中变频器的利用率也仅有约10％的程度（图2）。

　　

　　变频器、转换器（从交流转换为直流）等电力转换装置，并不局限于马达驱动的用途，也能够运用在各种的应用上。多数用于太阳能电池、固定型蓄电池等直流装置的智慧型电网（Smart Grid）等，从此就显得更特别必要。而且，对于充电电池的直流升压来驱动马达，是油电混合车（HEV）或电动车（EV）的核心组件。还有，大量使用直流设备的云端资料中心（Data Center），对于小型化具有高效率的电力转换装置之需求也是非常强烈（图3）。