Si・SiC・GaN・酸化ガリウム・ダイヤモンドパワーデバイス技術ロードマップと業界展望

2023年現在、世界各国は自動車の電動化 (xEV) 開発に向け大きく進展している。そして2030年代には日、米、欧、中がガソリン車の新車販売を禁止するなど、xEVは、もはや大きな潮流となった。xEVの性能を決める基幹部品であるパワーデバイスでは、新材料SiC/GaNデバイスの普及が大いに期待されている。しかしながら現状では、シリコンパワーデバイスがxEV用途の主役に君臨しており、今後しばらくはシリコンデバイスの時代が続くともいわれている。これはとりもなおさず、SiC/GaNデバイスに代表される次世代パワーデバイスの性能、信頼性、さらには価格が市場の要求に十分応えられていないことによる。 　最強の競合相手であるシリコンパワーデバイスからSiC/GaNをはじめとした新材料パワーデバイス開発技術の現状と今後の動向について、半導体素子や実装技術、さらには市場予測を含め、わかりやすく、かつ丁寧に解説する。

1. パワーエレクトロニクス、パワーデバイスとは何?
   1. パワーエレクトロニクス&パワーデバイスの仕事
   2. パワーデバイスの種類と基本構造
   3. パワーデバイスの適用分野
   4. 次世代パワーデバイス開発の位置づけ
2. 最新シリコンIGBTの進展
   1. 中国製格安EVにはシリコンMOSFETが搭載されていた
   2. 最新シリコンMOSFET・IGBTを支える技術
   3. シリコンデバイス特性改善の次の一手
   4. 逆導通IGBT (RC-IGBT) の誕生
   5. シリコンIGBTの実装技術
3. SiCパワーデバイスの現状と課題
   1. なぜSiCが新材料パワーデバイスのなかでトップを走っているのか
   2. 各社はSiC-MOSFETを開発中。最大の課題はコスト高にある
   3. SiCウェハができるまで
   4. SiC-MOSFETの低オン抵抗化がコストダウンにつながる理由
   5. SiC-MOSFET内蔵ダイオードの順方向電圧劣化とその解決策
   6. 最新SiC MOSFETデバイス
4. GaNパワーデバイスの現状と課題
   1. なぜGaNパワーデバイスなのか?
   2. GaNパワーデバイスはHEMT構造。その特徴は?
   3. ノーマリ-オフ・ノーマリーオン特性とはなに?
   4. GaN-HEMTの課題
   5. 縦型GaNデバイスの最新動向
5. 酸化ガリウム・ダイヤモンドパワーデバイスの現状
   1. 酸化ガリウムとその特徴
   2. 酸化ガリウムパワーデバイス最新開発状況
   3. ダイヤモンドパワーデバイス開発状況
6. SiCパワーデバイス高温対応実装技術
   1. 高温動作ができると何がいいのか
   2. SiC-MOSFETモジュール用パッケージ
   3. SiC-MOSFETモジュールに必要な実装技術
7. まとめ