寿命「30億年」に「10年」が挑む：パワー半導体 SiCデバイス（3/3 ページ）

» 2012年09月06日 10時00分公開

[畑陽一郎，EE Times Japan]

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「省電力」技術には信頼性が欠かせない
省電力技術の重要性が一段と増している。国内の電力の6割を使うモーターの消費電力を引き下げたり、太陽光発電システムの出力量を高められる技術の注目度が高い。その鍵を握る技術の1つが「SiC」である。だが、SiCには弱点があった。信頼性が既存技術に比べて低い。どうすればよいのか。ロームの取り組みを紹介する。
デンソーなど3社が6インチSiCウェーハを開発、EVなどの大容量インバータに最適
デンソー、昭和電工、豊田中央研究所の3社は、欠陥数を従来比で10分の1に削減した6インチSiCウェーハの開発を進めている。欠陥数の削減により、電気自動車（EV）などの大容量インバータに適した、電流容量の大きいSiCデバイスを歩留まり良く製造できるのが特徴だ。
SiC基板の特許、デンソー、Cree、新日本製鉄が強い
電気自動車や太陽光発電の高性能高効率化を進めるためにはSiCパワー半導体が役立つ。注目を集めるSiC基板でどの企業が強い特許を保有しているのか、パテントリザルトが分析した。
動き出すSiCパワー半導体、省エネルギーの切り札へ
CO2の25％削減目標やこれまでにない規模の太陽光発電の導入、米国や中国を中心に急速に立ち上がり始めたスマートグリッドなど、従来とは異なる省エネルギー対策が必要となってきた。いずれも電力の変換技術が必要不可欠だ。ところが、電力変換用に用いられてきたSi（シリコン）パワー半導体の性能はこれ以上伸びそうにない。このような状況で脚光を浴びているのが、実力でSiを大きく上回るSiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）を用いたパワー半導体である。例えば、SiCをインバータに用いたときの損失は、従来のSi素子を用いたときに比べて1/100になる可能性がある。
パワー半導体が変える電力の未来、GaNが先導か
限られた電力を有効に使うには、電力変換の効率を高める必要がある。電気自動車やスマートグリッド、家庭内の空調など求められる場面は多い。GaN（窒化ガリウム）パワー半導体を利用すれば、小型で高効率な変換器が手に入る。
太陽光発電を改善する、新材料でパワコンの効率98％以上へ
安川電機が、小型かつ高効率なパワーコンディショナー（パワコン）を試作した。シリコン（Si）パワー半導体を用いた従来品に対して、体積を2分の1以下に抑え、実用域での変換効率を98.2％に高めた。このような改善が可能になったのは、窒化ガリウム（GaN）パワー半導体を採用したためだという。