マーケットトレンド の 炭化ケイ素パワー半導体 産業
自動車産業は大幅な成長が見込まれる
- 自動車のパワートレイン内で炭化ケイ素（SiC）デバイスを使用する研究活動が行われている。しかし、最近の進歩により、徐々に実現可能なソリューションになりつつある。例えば、急速充電ソリューションを採用しているテスラは、現在すでにSiCを車体構造に使用している。加えて、電気自動車は価格が下がり、航続距離が伸びているため、最近では一般的になりつつある。国際エネルギー機関（IEA）によると、2021年の全世界でのプラグイン電気自動車の販売台数は約660万台に達する。
- SiC半導体は、プラグインハイブリッド車（PHEV）や完全電気自動車（EV）で使用される車載充電器やインバーターなどのアプリケーションに最適である。そのエネルギー効率は、従来のシリコンに比べて格段に高いからだ。
- また、EVが長距離を走行し、妥当な時間枠内で充電できるようにするには、車両のパワーエレクトロニクスが高温に対応できなければならない。SiC半導体は、95％以上のエネルギー効率という利点がある。高出力急速充電器による充電など、電力変換時に熱として失われるエネルギーはわずか5％である。
- 日本では、東京大学が三菱電機と共同でSiC半導体デバイスの信頼性向上に取り組んでいる。これに先立ち、三菱電機はハイブリッド車向けに設計された新しい超小型SiCインバータを公開し、2021年頃の量産化を目指している。
- さらに、デルファイ・テクノロジーズとクリー社は提携し、クリー社のSiC MOSFETを組み合わせた前者のインバーターを開発した。これにより、ハイブリッド車や完全電気自動車の航続距離延長をサポートする高出力を可能にしながら、パワーモジュール全体の温度を大幅に低減した。また、これらのインバーターは、競合モデルよりも40%軽量で30%コンパクトです。
- さらに、インフィニオン・テクノロジーズは2021年5月、車載用CoolSiC MOSFET技術を搭載した新しいパワーモジュールを発表した。Siの代わりにSiCを使用することで、電気自動車のコンバーターの高効率化を実現している。例えば、ヒュンダイ・モーター・グループは、インフィニオンのCoolSiCパワー・モジュールを搭載したトラクション・インバーターにより、Siベースのソリューションと比較してこのSiCソリューションの低損失による効率向上により、車両の航続距離を5%以上伸ばすことができたと報告している。
- さらに、英国政府は2021年3月、英国研究革新省が主導する産業戦略チャレンジファンドの一環として、炭化ケイ素（SiC）パワー半導体デバイスを製造し、輸送、家庭、産業用のより効率的なパワーエレクトロニクスを創出し、国家がネットゼロの野望を達成するのを支援するため、スウォンジー大学に480万英ポンドを授与した。
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