ルネサス、甲府300mm工場で量産する車載用IGBT発表：トータルソリューション強みにシェア拡大へ（1/2 ページ）

[竹本達哉，EE Times Japan]

電力損失を約10％改善しつつ、10％小型に

　ルネサス エレクトロニクスは2022年8月30日、電気自動車やハイブリッド車などxEV（電動車）向けのインバーター用パワー半導体として、新たな世代のプロセスを採用した絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（IGBT）を発表した。同社従来世代プロセスを採用したIGBT製品と比べ、電力損失を約10％改善するとともに、破壊耐量を維持しながら10％の小型化を実現した。ルネサスでは、同IGBT製品の量産は、2023年上期から那珂工場の200mmウエハーラインおよび、300mmウエハーラインで実施し、2024年上期からは現在構築中の甲府工場300mmウエハーラインで実施する予定とする。ルネサスとして300mmウエハーを使用して量産する初めてのIGBT製品になる。

　今回発表した新世代プロセス「AE5」は、前世代プロセス「AE4」よりもセルピッチ（トレンチゲート間隔）を縮小させることで、コレクタエミッタ間飽和電圧（V_CE(sat)）を約10％低減。損失に直結するV_CE(sat)を300A時で1.3Vという「業際最高レベルの性能」（同社）を達成。スイッチング損失については、AE4と同レベルを維持し、電力の損失を約10％改善した。

新プロセスと従来プロセスのセル構造比較［クリックで拡大］ 出所：ルネサス エレクトロニクス

　電力損失の低減とトレードオフ関係にある壊れにくさ（破壊耐量）については「AE4と同等レベルを維持した」とし、チップサイズを300A当たり100mm²と従来比約10％小型化した。

　さらに、プロセスの細部にわたって見直し、改良を施すことで、特性ばらつき（V_GE(off)）を±0.5Vに低減。並列接続時のアンバランスが改善され、モジュール搭載時の安定性、安全性が向上するという。

新世代プロセス採用IGBT製品の特長［クリックで拡大］ 出所：ルネサス エレクトロニクス

　新世代プロセスを用いた製品としては、400Vインバーターに対応する750V耐圧の220A品、300A品の2種、800Vインバーターに対応する1200V耐圧の150A品、200A品の2種、合計4種をラインアップする予定。第1弾として750V耐圧300A品のサンプル出荷を開始している。

需要増に備え、大口径300mmウエハーで生産へ

IGBTを試作した300mmウエハーを手にするルネサス エレクトロニクス パワーシステム事業部 事業部長 小西勝也氏

　新製品発表に合わせ8月30日に開催した記者説明会で、ルネサス パワーシステム事業部事業部長を務める小西勝也氏は、「2027年には、自動車生産台数の約半数がxEVになる見込み。それに伴い車載用パワー半導体の需要も高まっていく。車載用パワー半導体としては、SiC（炭化ケイ素）MOSFETとともに、（シリコン［Si］による）IGBTの2つがビジネスサイズの圧倒的大部分を占める見込みであり、（ルネサスとしては）この2つにフォーカスして投資していく」と述べた。

　ルネサスでは、IGBT関連の技術／製品開発と並行して、将来のパワー半導体需要増に備えた生産能力の拡大に向けた投資も実施。2022年5月には、閉鎖していた甲府工場（山梨県甲斐市）に約900億円を投じ、300mmウエハーライン対応のパワー半導体専用工場として再稼働させることを決定。今回、発表した新プロセスを採用したIGBT製品の量産を皮切りに、2024年上期から稼働を開始する予定だ。

新製品の量産予定と甲府工場の投資計画［クリックで拡大］ 出所：ルネサス エレクトロニクス

　なお、新プロセス採用IGBT製品の量産は、那珂工場で先行して実施。那珂工場では、200mmウエハーラインでの製造とともに、300mmウエハー対応の小規模量産ラインでの生産も行い、甲府工場での早期量産立ち上げに向けた準備を行う方針だ。