「SiC」と「GaN」のデバイス開発競争の行方は？（企業編）：知財で学ぶエレクトロニクス（4）（3/6 ページ）

電力関連の機器の省エネルギー化や小型化に役立つSiCデバイスとGaNデバイス。太陽光発電や電気自動車、家庭用電気製品など幅広い分野で役立つ。今回はデバイスの種類ごとに開発企業を調べ、それぞれ日本国内での特許出願状況を分析した。どの企業がどのようなデバイスに着目しているのかが、出願状況から分かってくる。

[菅田正夫，MONOist]

SiC IGBTの出願状況

　SiCのバンドギャップ（3.26eV）は、Si（1.12eV）の約3倍です。バンドギャップの大きな半導体のpn接合では、順方向電圧が高くなります。つまり、バンドギャップが大きいことは例えば青色発光ダイオードなどには適していますが、そのままでは電圧ドロップが小さいほど望ましい大電流のパワーデバイスには向かないため、さまざまな工夫が必要になります。

　図5を見る限り、三菱電機と東芝にはSiC IGBTへの取り組み意欲があると考えられます。

図5　SiC IGBT関連の日本公開系特許出願件数の推移　絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor）についてまとめた（図のクリックで拡大）。

SiCコンバータの出願状況

　図6からは、エアコンや太陽電池用パワーコンディショナーを手掛ける企業が次世代コンバータとして、SiCコンバータに取り組んでいることが分かります。

　2010年のデンソーの特許出願は、2012年5月公表の小型SiCインバータにつながるものと考えられます（関連記事：デンソーが小型SiCインバータを披露、出力密度は世界最高水準の60kW/l）。

　三菱電機は2012年1月から地下鉄車両向けSiCインバータの試験走行を開始すると2011年10月に発表^＊8）しており、このことは特許出願動向にも反映されています。

　東芝は2012年中に鉄道車両向けSiCインバータの試験走行を開始すると発表^＊9）しており、今後の特許公開件数に反映されるものと考えられます。

＊8） 三菱電機の発表資料：SiC適用鉄道車両用インバーターの製品化

＊9） 東芝の発表資料：従来比約60％の体積削減を実現したSiC適用鉄道車両向けインバータの開発

図6　SiCコンバータ関連の日本公開系特許出願件数の推移　（図のクリックで拡大）

SiCモジュールの出願状況

　図7から、三菱電機と東芝はSiCモジュールに熱心に取り組んでおり、事業化意欲が高いと考えられます。

　例えば、三菱電機は2012年7月に、SiCパワー半導体モジュールのサンプル（SiC SBDやSiC FET搭載の家電製品や産業機器向け5品種）の提供を2013年1月までに順次開始することを発表^＊10）しました。SiCを用いることで、インバータを使用した家電製品や産業機器などの高効率化と小型・軽量化に貢献するとしています。

＊10） 三菱電機の発表資料：「SiCパワー半導体モジュール」サンプル提供開始のお知らせ

図7　SiCモジュール関連の日本公開系特許出願件数の推移　（図のクリックで拡大）