【66】次世代パワー半導体　適用先拡大を支援（2026年3月18日紙面掲載分）

重要性高まる

パワーエレクトロニクスは、トランジスタなどのパワーデバイスのスイッチ動作（on〈導通〉とoff〈非導通〉の高速切り換え動作）により、電力（電気エネルギー）を高効率に変換／制御する技術である。電動車や誘導加熱（IH）式熱源などに代表されるエネルギー利用の電力シフト、風力・太陽光発電の大量導入などを支える技術として、社会的重要性が年々高まっている。

これまで、パワーエレクトロニクス応用機器（電力変換器）にはシリコン（Si）パワーデバイスを利用してきたが、電力制御性能の向上、小形軽量化や高効率化などをさらに進める必要性から、スイッチ動作の高速化、高耐圧化、超低損失化などにおいてＳｉでは実現困難な水準の性能を示す炭化ケイ素（SiC）や窒化ガリウム（GaN）を用いた次世代パワーデバイスの適用が始まっている。

高コストが壁

しかし、次世代パワーデバイスは、Siパワーデバイスに比べてコストが高い点が普及拡大の壁になっている。グリーンイノベーション（GI）基金事業における「次世代デジタルインフラの構築」プロジェクトでは、「次世代グリーンパワー半導体開発」として、次世代パワーデバイスの開発と電力変換器への適用効果検証、低コスト・高品質ウエハー製造技術の開発と、開発技術の量産適用への支援を進めている。

ロジックデバイスと異なり、パワーデバイスは用途による仕様の違いが大きく、電圧・電流・動作速度などへの要求がケタで異なることも珍しくない。このため、パワーデバイスの設計や製造方法、駆動方法、回路方式、規格要件なども用途により大きく異なる。そこで、同プロジェクトでは電力容量やデバイス耐圧に着目して整理した3類型を設定している。それぞれにおいて、次世代パワーデバイスを使った電力変換器の損失をSiパワーデバイス適用品との比較で50％以上低減、同耐圧・同電流容量のSiパワーデバイスと同等のコストの実現を目指している。併せて、さらなる低コスト化の観点から、8インチ（200ミリメートル）径SiCウエハーの欠陥密度を1ケタ以上低減する製造技術の開発も進めている。

脱炭素に貢献

カーボンニュートラル（温室効果ガス排出量実質ゼロ）実現の社会要請に応えるには、次世代パワーデバイスを利用する高性能電力変換器が広く普及する必要がある。同事業の成果が当初想定以外の用途にも展開できるよう、適用先拡大の活動も進めたい。

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