第 3 章テクノロジーの進歩耐熱がホットな背景技術シーズの動向 SiC や GaN といった高温動作半導体の実用化高温動作デバイス向け実装技術の進化応用ニーズの動向自動車 / 電力関連装置 / サーバー / 地中掘削機などで高温環境での使用要求の向上高温動作によるエネルギー効率の改善を目

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ひでよりたかにし
5 years ago
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1 パワーデバイス 217 (a) パワーデバイス業界における年の主な M&A 年買収の概要 215 Infineon 社が IR 社の買収を完了 CNR 社とCSR 社の合併で Zhuzhou CRRC Times Electric 社が誕生 Microchip 社が Micrel 社を8 億 89 万米ドルで買収すると発表 MediaTek 社が電源 ICなどを手掛ける RichTek 社を292 億台湾ドルで買収すると発表 216 NXP 社が中国の投資団体 JAC Capital とパワーダイオードやバイポーラトランジスタサイリスタなどを手掛ける WeEn 社を設立 Infineon 社が Wolfspeedを8 億 5 万米ドルで買収すると発表 Analog Devices 社がLinear Technology 社を217 年 6 月までに約 148 億米ドルで買収すると発表 NXP 社がディスクリート製品やロジックパワー MOSFETなどを扱うスタンダードプロダクト事業部門を JAC Capitalに約 27 億 5 万米ドルで売却すると発表ルネサスが Intersil 社買収の最終段階に入ったという報道 ( b ) パワーマネジメント市場のシェア順位メーカー 215 年のシェア 1 Infineon 社 12% 9% 2 TI 社 11% 1% 3 STMicroelectronics 社 6% 6% 4 Maxim 社 5% 5% 5 Qualcomm 4% 4% 6 ON Semiconductor 社 4% 4% 7 NXP 社 4% 3% 8 Fairchild 社 4% 4% 9 ルネサスエレクトロニクス 3% 4% 1 Linear Technology 社 3% 3% 214 年のシェア Fairchild 社の買収で ON 社が 3 位になる見込み (c) パワートランジスタ / サイリスタ市場の順位とシェア図 3 激戦のパワーデバイス業界 215~216 年にかけてパワーデバイス業界で M&A が相次いだ (a) Infineon 社は IR 社を買収したことでパワーマネジメント ( パワーデバイス ) 市場で首位に躍り出た (b) 同市場の中でパワートランジスタ / サイリスタ市場だけを見るとシェアは 25% 超と独走状態にある (c) ON Semiconductor 社は 216 年 8 月にFairchild 社の買収を完了したことでパワーマネジメント市場で 3 位パワートランジスタ / サイリスタ市場で 2 位に急浮上する見込みだ ((b) と (c) のデータはIHS 社 ) パワーデバイス業界に3つの動き 14

第 3 章テクノロジーの進歩耐熱がホットな背景技術シーズの動向 SiC や GaN といった高温動作半導体の実用化高温動作デバイス向け実装技術の進化応用ニーズの動向自動車 / 電力関連装置 / サーバー

熱をエネルギーに変換するデバイス技術の進化応用ニーズの動向ウエアラブル機器など皮膚に触れる機器開発の活発化エネルギー効率向上への要求が継続自動車の高熱部スマホの熱分散地下掘削装置自動車の熱の再利用図

Devices 社 ( 左上 ) 日本航空電子工業( 右上 ) パナソニック ( 左下 ) ダイハツ工業 ( 右下 )) 図 2 2 超への対応が目前に (a) 車載電子機器デバイスの環境温 (a) 25

高温になると仮定したデバイス温度 ( 黄線 ) を本誌が 2 15 エンジンルーム搭載エンジン直載機電一体化加筆したデバイス自身の発熱によ車室内搭載る高温化はパワー半導体や高速プロ 1

部材のメーカーが 11 進めている産業技術総合研究所が -5 開発した 25 で動作するパワーモ 25 ジュールのイメージ ((a) の図 : 同社と本誌 (b) の図と写真 : 同研究所 ) 21 215

2 第 3 章テクノロジーの進歩耐熱がホットな背景技術シーズの動向 SiC や GaN といった高温動作半導体の実用化高温動作デバイス向け実装技術の進化応用ニーズの動向自動車 / 電力関連装置 / サーバー / 地中掘削機などで高温環境での使用要求の向上高温動作によるエネルギー効率の改善を目指す研究の進展熱活用がホットな背景技術シーズの動向高断熱 / 高熱伝導材料の実用化熱をエネルギーに変換するデバイス技術の進化応用ニーズの動向ウエアラブル機器など皮膚に触れる機器開発の活発化エネルギー効率向上への要求が継続自動車の高熱部スマホの熱分散地下掘削装置自動車の熱の再利用図 1 熱が機器開発の要に高温動作を可能にする技術や熱を制御活用する技術の開発が活発になってきた自動車やウエアラブル機器など応用機器側の要求も強くなっている ( 図 : 本誌写真 : 上から Analog Devices 社 ( 左上 ) 日本航空電子工業( 右上 ) パナソニック ( 左下 ) ダイハツ工業 ( 右下 )) 図 2 2 超への対応が目前に (a) 車載電子機器デバイスの環境温 (a) 25 最高環境温度最低環境温度度の最高値 ( 赤線 ) と最低値 ( 青線 ) デバイス自身の発熱で5 高温化した温度の経緯と今後の見通しについてタムラ製作所がまとめた資料に自身の発熱によって 5 高温になると仮定したデバイス温度 ( 黄線 ) を本誌が 2 15 エンジンルーム搭載エンジン直載機電一体化加筆したデバイス自身の発熱によ車室内搭載る高温化はパワー半導体や高速プロ 1 セッサーでは一般に数十今後は車載電子機器が 2 を超える高温に耐えるデバイスとその実装技術が求められる ( b ) 2 超の高温対応デバイスと実装技術の開発も自動車や電子部品部材のメーカーが 11 進めている産業技術総合研究所が -5 開発した 25 で動作するパワーモ 25 ジュールのイメージ ((a) の図 : 同社と本誌 (b) の図と写真 : 同研究所 ) 時期 ( 年 ) 温度 ( ) (b) コンデンサー抵抗器配線基板封止材コレクター電極配線基板金属ブロック内部配線 SiC SBD 放熱基板接合層ソース電極ゲート電極 SiC MOSFET C u プレート C u プレート接合層放熱基板ヒートシンク 323

パワーデバイス 217 ( a ) 格安単結晶 S i C 膜の製造プロセス水素イオンを一定の多結晶 SiC 基板を常温接合 (SAB 法 ) で接合深さに打ち込み 1µm 以下当初は 35µm ( 単結晶 4H-SiC 基板 ) 厚ウエハーの価格 ( 相対値 ) 一般的な製法の単結晶 SiC 基板サイコックスの単結晶 SiC 膜一般的な製法の単結晶 SiC 基板 Ar

3 パワーデバイス 217 ( a ) 格安単結晶 S i C 膜の製造プロセス水素イオンを一定の多結晶 SiC 基板を常温接合 (SAB 法 ) で接合深さに打ち込み 1µm 以下当初は 35µm ( 単結晶 4H-SiC 基板 ) 厚ウエハーの価格 ( 相対値 ) 一般的な製法の単結晶 SiC 基板サイコックスの単結晶 SiC 膜一般的な製法の単結晶 SiC 基板 Ar 粒子で表面を活性化支持ウエハー ( 多結晶 3C-SiC 基板 ) サイコックスの単結晶 SiC 膜支持ウエハー表面を研磨した後再利用 (1 回以上 ) ( b ) コスト低減の内訳 (c)sbd を形成した製造コストが大幅アップ製造プロセスの追加コスト多結晶 SiC 基板約 1/2 のコスト大口径化でも多結晶 SiC 基板の価格はほとんど変わらないむしろ量産が進めば大幅に低下 1/2 以下に加熱してを分離支持ウエハー 1mm ウエハー ( 左 ) と 15mm ウエハー ( 右 ) 単結晶 SiC 膜図 5 単結晶 SiC 膜を格安で提供可能にサイコックスなどが開発した単結晶 SiC の薄膜を製造する技術 (a) とその製造コスト上の効果 (b) を示した単結晶 SiC ウエハーに水素イオンを打ち込むことで 1 m 弱の厚みの単結晶 SiC 膜を剥離し多結晶 SiC ウエハー上に転写できる接合には SABを用いる SiC 膜は研磨した後に利用する製造コストは現時点で既存の単結晶 SiC ウエハーの約 1 2 だがウエハーの大口径化や高品質化が進むにつれてコスト競争力はさらに高まる見通しという ( 図 : サイコックス ) SAB:Surface Activated Bonding SBD:Schottky Barrier Diode ( a ) ドーピングなしでは単結晶 S i C の基板より界面抵抗が大きい電流 ( A ) E C1 E V1.1 SBD の順方向特性 1.37V 電圧 ( V ) ( b ) ドーピングで界面のエネルギー障壁が低減界面ドーピング濃度を X 1 X 2 が小さいと高めると低減トンネル電流が増加電流多結晶 SiC ( 3 C - S I C ) 基板界面準位 2.45V X 1 単結晶基板利用の SBD 貼り合わせで作製した SBD X 2 単結晶 SiC 膜 (4H-SIC) 層 E c: 伝導帯準位 E v: 価電子帯準位電極 ( 直径 5 µ m ) Ni 4H-SiCホモエピ層 (1µm 厚 ) 4H-SiC 基板 (35µm 厚 ) 電極 ( 直径 5 µ m ) Ni 4H-SiCホモエピ層 (1µm 厚 ) 多結晶 SiC 基板 (35µm 厚 ) E C2 E F E V1 E V2 E F: フェルミ準位 X 1 X 2: 空乏層幅図 6 ドーピングで界面抵抗を大きく低減サイコックスなどが単結晶 SiC 膜で試作したショットキーバリアダイオード (SBD) は当初は単結晶 SiCウエハーを用いた SBDに比べて順方向の電気抵抗値が高かった (a) この課題は特に多結晶 SiC 基板に高濃度ドーピングを施すことで界面抵抗値が下がり解決したという (b) ( 図 : サイコックス ) 電気伝導性の課題も解消図 6 ムーア後に向けた基板を作製 348

4 第 4 章自動車市場のロードマップ図 2 パワートレーン別の生産台数予測 22 年 ( ルドル ) 22 年 1 ( ) ( 台 ) 1 億 2 万 1 億 8 万 6 万その他 ( エンジン車など ) マイルド HEV PHEV フル HEV FCV EV 4 万 9373 万台 2 万万台 298 万台 55 万台 1 万台 174 万台 ( 年 ) 226 原油価格は徐々に上昇図 3 ( ドル / バレル ) 212 年 25 原油高通常 2 原油安 ( 年 ) 24 図 3 原油価格は徐々に上がる () 通常 21 年レ油 (214) 411

5 第 4 章自動車市場のロードマップ図 14 パワー半導体の材料変更の効果図 15 韓国 Mercedes Benz Korea 社 Deputy Dirctor のOliver Britz 氏韓国社が16 年末に571km 走れるEV 図 16 PHEV を主役に据える Mercedes Benz ブランド図 17 Power Plaza 社のコンセプト EV Yebbujana R 445

Microsoft PowerPoint - H30パワエレ-3回.pptx

Microsoft PowerPoint - H30パワエレ-3回.pptx パワーエレクトロニクス第三回パワー半導体デバイス平成 30 年 4 月 25 日授業の予定シラバスよりパワーエレクトロニクス緒論パワーエレクトロニクスにおける基礎理論パワー半導体デバイス (2 回 ) 整流回路 (2 回 ) 整流回路の交流側特性と他励式インバータ交流電力制御とサイクロコンバータ直流チョッパ DC-DC コンバータと共振形コンバータ自励式インバータ (2 回 )