最近幾年，作為節(jié)能背后的主角，在半導(dǎo)體之中，原本在人們眼中“不出彩”的功率半導(dǎo)體成為了關(guān)注的焦點。使用新材料的新一代產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入了普及階段。

功率半導(dǎo)體的作用是轉(zhuǎn)換直流與交流、通過變壓等方式高效控制電力，用于充電裝置和馬達(dá)。如今，這種半導(dǎo)體已被配備于家電、汽車、工業(yè)機械、鐵路車輛、輸配電裝置、光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等，掌握著節(jié)能的關(guān)鍵。

三菱電機半導(dǎo)體器件第一事業(yè)部營業(yè)戰(zhàn)略課課長山田正典說：“用人體打比方的話，個人電腦的CPU（中央運算處理裝置）和存儲器是控制運算和記憶的大腦，而功率半導(dǎo)體則相當(dāng)于肌肉。”

因新興市場國家電力需求增加而受到關(guān)注

技術(shù)信息供應(yīng)商美國IHS Global預(yù)測稱，功率半導(dǎo)體市場將穩(wěn)定發(fā)展。全球市場規(guī)模預(yù)計在2017年，將從2012年的114億美元擴(kuò)大到141億美元。其中，新興市場國家的電力需求增加尤為明顯。

美國IHS Global日本事務(wù)所代表南川明說：“以新興市場國家為中心，中產(chǎn)階級正在增加，耗電量越來越大。在2020年，很有可能出現(xiàn)電力供求緊張，發(fā)生全球性電力危機。”

有數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)機械和家電等的馬達(dá)所使用的電力占到了全球耗電量的55%。歐洲和中國已經(jīng)公布了關(guān)于馬達(dá)效率的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

通過使用精密控制馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)的逆變器，可以使耗電量減少4成左右。日本的工業(yè)用和家用空調(diào)基本全部配備了逆變器，但從世界范圍來看，普及率只有區(qū)區(qū)2成。而逆變器的核心部件就是功率半導(dǎo)體。

功率半導(dǎo)體之所以受到關(guān)注，原因并不只是全球電力需求的增加，還有一個重要因素是最近3年～4年來，新材料接連投入了實用。

傳統(tǒng)半導(dǎo)體的主要材料是硅。而如今作為新一代功率半導(dǎo)體材料，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）備受期待。如果日本國內(nèi)的功率半導(dǎo)體全部從硅換成碳化硅，按照原油換算，到2020年可節(jié)約能源724萬kL。節(jié)約的電能相當(dāng)于7～8座核電站的發(fā)電量。

技術(shù)與經(jīng)驗的結(jié)晶

從功率半導(dǎo)體的全球份額來看，三菱電機、東芝、瑞薩電子、富士電機等日本企業(yè)名列前茅。美國IHS Global日本事務(wù)所代表南川說：“功率半導(dǎo)體領(lǐng)域比的是技術(shù)積累，要涉足該領(lǐng)域絕非易事。日本企業(yè)容易發(fā)揮出優(yōu)勢。”

在以MCU和存儲器等為代表的IC（集成電路）中，微小的電流沿水平方向在晶圓表面高速流動。而功率半導(dǎo)體則是在背面設(shè)置電極，沿垂直方向通入大電流。這需要高超的背面加工技術(shù)，因而抬高了涉足的門檻。

而且，功率半導(dǎo)體的用途也成為了一道難關(guān)。IC主要應(yīng)用于個人電腦、電視等消費類產(chǎn)品，容易實現(xiàn)同質(zhì)化（通用品）、低價格化。而功率半導(dǎo)體大多用于工業(yè)，需要按照用途和客戶的要求精雕細(xì)琢。因此不容易卷入價格競爭。

功率半導(dǎo)體包括整流二極管、功率晶體管、晶閘管。