モノづくり大国ニッポンの切り札「パワー半導体」を徹底分析

2021/07/02

持続可能な社会を目指す世界的な潮流のなか、電気自動車の登場や、IoT技術の導入などによって、電気で制御する装置が増加しています。

これまではガソリンや軽油などを使用したエンジンを動力としていた装置が、モーターを動力源とする装置へと置き換わっていることを実感する機会も少なくありません。

こうした社会のオール電化とも言える動きに対して、モノづくり大国ニッポンでは半導体の分野での研究開発が進んでいます。

現在の半導体の先端技術は「パワー半導体」と呼ばれる分野で、実は日本の大小さまざまな企業が高い技術力を有しており、世界的にも高いシェアを維持しているのです。

ここではパワー半導体とは何か、どのような技術的なメリットがあるのかについて徹底分析します。

パワー半導体とは

電子機器などへの電力供給のオンオフや強弱などを制御する半導体は、電気自動車やIoTなどに不可欠な存在です。

銅線や金属板などの電気を常に通す素材に対して、半導体は電気を流すことも止めることもできますので、電子制御による機械や装置のオンオフが可能になります。

現在の半導体の主な素材はシリコンで、一般的に普及している家電製品などで使用されています。

一方、パワー半導体は、これまでの半導体の技術を強化して、大きな電力の制御にも対応することが可能になることに加え、電力の損失を最小限にすることを可能にした半導体です。

シリコン製のパワー半導体もありますが、今後はその他の化合物を使用した素材によって半導体の性能を大幅に引き上げられます。

この新素材による半導体の大幅な性能の向上について、ニッポンの企業が持つ技術が求められているのです。

三菱電機が一歩リード

パワー半導体の分野において最も高い存在感を示しているのが、三菱電機です。日本国内では最大手で、世界的にはパワー半導体の売り上げベースで第3位となっています。

その他の日本企業では、富士電機が世界第5位、東芝が世界第6位、さらにルネサスエレクトロニクスが世界第7位となっており、世界の上位10社のうち4社が日本企業です。

ただし、パワー半導体の分野は技術開発のスピードが速く、さらに各国において半導体の規格の変更が頻繁に行われるため、現在の順位を維持するためには継続した研究開発が必要になります。

国内トップの三菱電機では、パワー半導体のための施設建設に250億円程度の予算を投じており、特に45億円をかけて福岡県内に建設されるパワー半導体の研究施設が注目されています。

また、同じく三菱電機が福山で建設を進めているパワー半導体の製造工場についても、2021年後半に稼働が見込まれており、さらなる市場への製品の供給が見込まれます。

ニッポンの切り札「パワー半導体」まとめ

パワー半導体の性能を決めるのは、半導体のサイズと、電力の効率的な使用です。

シリコンに置き換わる新素材にはSiC(炭化ケイ素)とGaN(窒化ガリウム)の2つがあり、それぞれパワー半導体の大幅な性能アップが期待されます。

三菱電機が研究開発のための施設に45億円を投じることも、パワー半導体の技術開発の重要性を物語っています。

製品の小型化や、高品質な製品づくりは、モノづくり大国ニッポンにとっては得意分野であるため、今後も世界的に高いシェアを維持することが見込まれます。

ただし、世界的な製品規格の決定に強い影響の力を持つヨーロッパや、製造能力で圧倒的な強みのある中国などとの競争は熾烈ですので、研究開発と製造体制の両輪をまわしながら進まなければなりません。

パワー半導体におけるニッポン企業の今後の活躍に期待しましょう。

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