小型で高性能、そして非常に効率的なシリコンカーバイド製の半導体は、バッテリーやセンサーのパワーエレクトロニクスを次のレベルへと引き上げるのに役立ち、電気自動車の飛躍的な進歩に大きく貢献し、産業のデジタル化を支えることになる。  
   
 

炭化ケイ素（SiC）製の半導体は、重要な用途において従来の半導体よりも効率的に電気を処理できます。そのため、この新技術は電気自動車メーカーにとって特に注目されています。SiC半導体を使用することでバッテリー制御が向上し、エネルギー消費を抑えることができるため、電気自動車の寿命を大幅に延ばすことができます。また、SiCベースの半導体は充電速度の向上にも貢献します。現在、あらゆる電気自動車にはすでに多くの半導体が搭載されています。将来的には、スイッチング速度、放熱性、小型化といった利点から、特にSiC変換デバイスが普及していくでしょう。携帯電話事業者、スマートフォンメーカー、自動化産業など、他の企業もこれらのマイクロチップに大きな期待を寄せています。
 

SiC半導体の利点と用途    
   

10回

従来のシリコン半導体と比較して、SiCパワーエレクトロニクス半導体ははるかに小さな材料で製造できる。これは、SiCの方が帯域幅が広く、熱損失を抑えながら電気エネルギーを変換できるためである。シリコン半導体では、同等の性能を実現するにははるかに大きな材料が必要となる。

 
 

最大50％削減

炭化ケイ素（SiC）半導体は、従来のシリコン半導体に比べて熱損失が大きい。そのため、SiC半導体の重要な応用分野の一つがパワーエレクトロニクス、すなわち電気エネルギーを機器が利用できる形に変換する分野である。例えば、ノートパソコンの場合、半導体は充電器のトランス内部に内蔵されている。これまでこの用途には主にシリコン半導体が用いられてきたが、シリコン半導体は大量のエネルギーを熱として放出する。炭化ケイ素半導体を用いることで熱損失を大幅に低減でき、充電に利用できるエネルギー量を増やすことができる。  
 
 
  300～500％  

SiCトランジスタは、シリコントランジスタに比べてスイッチング周波数を向上させることができる。これもまた、SiC半導体を用いることで、より小型の部品を製造できる理由の一つである。  
 
 
 

10％の15％に

SiC半導体はエネルギー変換効率が高いため、電気自動車の航続距離を伸ばす可能性を秘めている。その結果、自動車メーカーは電気自動車に搭載するバッテリーを小型化できる。これはメーカーにとって双方にメリットがあり、業界の発展を促進するだろう。

 
 

最新の5G技術に対応

SiC半導体もまた理想的な材料です。超高速ネットワークには、特に伝送局などのインフラコンポーネントにおいて、膨大な電力と性能が求められます。スマートフォンの充電速度を向上させるため、メーカーは将来的にSiC半導体を採用する可能性があります。さらに、この新しい半導体は、ワイヤレス充電器やデータセンターサーバーにも最適です。  
 
 

無限の可能性

SiC半導体は、産業プロセスのデジタル化への道を開きます。例えば、パワーエレクトロニクスに特に高速な処理能力が求められるプロセスは、より高速なセンサーシステムによってより効果的にサポートできます。SiC半導体を用いた5G制御モバイルデバイスの活用は、インダストリー4.0のさらなる最適化にも大きな可能性をもたらします。

 

412億ドル規模の製品検査を

昨年の半導体業界全体の売上高は、約500億ドルにとどまり、依然としてニッチな製品である。しかし、業界専門家は、電気自動車の普及により、2020年から2022年にかけて年間10～25%、2023年までに40%以上と、売上高が急速に増加すると予測している。  
 
基本的に、すべての半導体は結晶から作られており、結晶は（シリコンや炭化ケイ素などの）粉末を非常に高い温度で焼成することによって作られます。その後、結晶は薄いスライス状に切断され、ウェーハと呼ばれます。ウェーハ上には非常に複雑な電子回路を形成することができ、最終的にマイクロエレクトロニクスデバイスが形成されます。  新しいSiC半導体材料の製造  
  以上50年  
炭化ケイ素半導体の製造や炭化ケイ素結晶の成長については多くの研究が行われており、炭化ケイ素結晶の成長には主に物理気相輸送（PVT）法が用いられています。高温低圧下で微細な炭化ケイ素結晶が生成され、粒子はキャリアガスを通過して低温の種結晶へと移動し、そこで過飽和状態によって結晶化が起こります。

 

2400の摂氏

これは炭化ケイ素単結晶材料の成長プロセスに必要である。一方、従来のシリコン結晶は、約1,500度の温度で十分である。

 

10 14日に

これは、炉内で炭化ケイ素結晶を成長させるのに必要な時間です。この時間の長さと、エネルギー消費量が著しく高いことが、2日間で成長させることができる通常のシリコン結晶よりも高価である理由の一つです。

 

直径150mm

これは、最近の炭化ケイ素（SiC）ウェハーのサイズです。間もなく、直径200mmのSiCウェハーが工業規模で生産されるようになります。そうなれば、そのサイズは「従来型」シリコンベースの産業の基準に達し、SiCベースの電子製品において画期的な進歩を遂げることになるでしょう。