半導體世界有了新寵 矽要被冷落了
矽的生命力十分頑強。在晶體管這個為資訊時代輸送源源動力的小小開關裡,它是製作關鍵的半導體部件的不二之選,這種地位已經維持了60年。可如今——看開點吧,矽——它可能終於臨近被取代的邊緣了。
半導體世界的新寵是氮化鎵,或稱GaN。相比矽晶體管,用GaN製成的晶體管開關速度更快,可以承受更高的電壓。有這兩點,再加上其他一些特性,各公司應該能用GaN晶體管製造出更小、更快、更智能、功耗更低的產品。這種晶體管放在上圖的微型電路板上,只比一粒鹽大那麼一點點。GaN晶體管不會用在現在的PC晶片裡,但它可以用於改進自動駕駛汽車和虛擬實境頭盔原型機的性能,並為一系列全新的消費電子產品和醫療設備鋪平道路。比如無線充電設備和X光藥丸。「現在的情況是我們有了一種新材料,在考慮一些以前不曾出現過的應用。」Gartner半導體研究總監烏爾(Stephan Ohr)說。
GaN革命的發起者是加州埃爾塞貢多的宜普公司(Efficient Power Conversion)行政總裁、物理學家利多夫(Alex Lidow),現年60歲的利多夫在職業生涯中傾注了大量時間尋找一種比矽更快且能在更嚴苛的條件下工作的材料。在過去20年裡,他和幾十名科學家歷盡艱辛,將處在實驗階段的GaN晶體管發展到如今可以在標準的半導體製造廠生產的水準。目前使用了宜普的晶體管的產品不多。但過去18個月裡,生產方法得到充分改進,已經足以進一步成為主流。
「60年來這是第一次,我可以說,『我能讓這東西變得更好,我可以讓它更便宜。』」利多夫說。
1977年,利多夫參與發明瞭一種基於矽技術的晶體管,被稱為功率場效應晶體管(power MOSFET)。這種設備在今天的單價是17美分,被用在從伺服器電源到洗衣機等各種產品的電子信號開關中。利多夫的祖父和父親創辦的國際整流器公司(International Rectifier,下稱IR公司)是全球領先的MOSFET供應商之一,憑藉他的這項發明發展成為一家30億美元的企業。GaN晶體管之所以振奮人心,很大程度上是因為它有能力替代MOSFET,給功耗管理領域帶來革命性的變化。——Ashlee Vance;譯 經雷
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