パワーデバイスとは? 2

パワーデバイス事業説明会 2010 年 7 月 15 日 三菱電機株式会社専務執行役半導体 デバイス事業本部長久間和生 1

パワーデバイスとは? 2

パワーデバイスとは? ~ 低炭素社会実現 : 省エネのキーデバイス ~ 電気を直流から交流 交流から直流に変換する 或いは電圧を高くしたり 低くしたりすることで電力を効率よく制御する半導体デバイス 産業用 電鉄 エコカー (EV,HEV) 白物家電 太陽光発電 風力発電などの電力制御からモーター制御まで幅広い分野に使用される省エネのキーデバイス 直流 交流 直流 交流 電圧 時間 電圧 時間 電圧 時間 電圧 時間 電池パワエレ機器モーター太陽電池パワエレ機器 エアコン家庭電気製品 モーター駆動用インバーター キーデバイス : パワーデバイス パワーコンディショナー 3

パワーデバイスの応用分野 直流送電 産業 民生 量(VA) 応用装置の出力容100M 10M 1M 100K 10K 1K 100 IGBT 電力機器 サイリスタ 溶接機 製鉄 電子レンジ 扇風機 洗濯機 トライアック GCT/GTO サイリスタ 電力機器 製鉄 電車 HVIGBT HVDi HV-IPM 自動車 無停電電源 モーター制御 IPM IGBT ロボット 溶接機モジュール 医療機器 DIPIPM エアコン 冷蔵庫 洗濯機 汎用インバーター 電磁調理器 IGBT 電車 自動車 無停電電源 太陽光発電 モーター制御 10 冷蔵庫 100 1K 動作周波数 (Hz) 10K MOSFET 100K 1M 将来予測現状 エアコン汎用インバーター 洗濯機 4 PC 用電源

パワーデバイスの世界市場 パワーデバイス市場は 今後大幅な成長が見込まれる CY2009: 全体 ;100 億 US$ タ イオート ;17 億 US$ IGBT;18 億 US$ CY2010: 全体 ;130 億 US$ タ イオート ;22 億 US$ IGBT;26 億 US$ その他 Infineon ( 独 ) Vishay( 米 ) STMicro electronics ( 伊 / 仏 ) Fairchild ( 米 ) 三菱電機 M$ 16,000 14,000 12,000 10,000 8,000 タ イオート IGBT サイリスタ パワーデバイス世界市場規模 ハ イホ ーラTr MOSFET 実績予測 ルネサス Semikron ( 独 ) 富士電機 2008 年パワーデバイストップ 10 社出典 :IMS research 2009 Vincotech( 独 ) 東芝 Danfoss( 丁 ) Fairchild( 米 ) その他日立三洋電機 東芝 International Rectifier ( 米 ) 三菱電機 6,000 富士電機 4,000 2,000 0 CY2004 CY2005 CY2006 CY2007 CY2008 CY2009 CY2010 CY2011 CY2012 CY2013 出典 :WSTS テ ータをヘ ースに三菱電機まとめ Semikron ( 独 ) Infineon( 独 ) 2008 年 IGBTモジュールトップ10 社出典 :IMS Research 2009 5 IGBT モジュールでは世界トップシェア

環境ビジョン 2021 と環境関連事業の拡大 スマートク リット 事業 クリーンエネルキ ー事業 ( 原子力発電 IGCC) ヒートホ ンフ 応用事業 太陽光発電システム事業 製品使用時 *1 生産時 *2 の CO2 排出量 30% 削減 家電リサイクル事業 ハ ワーテ ハ イス事業 環境ヒ シ ョン 2021 技術と行動で人と地球に貢献する 地球温暖化防止 循環型社会 生物多様性保全への対応自然との共生 環境マイント の育成 ヒ ル設備関連省エネ事業 ( 省エネ診断 / 対策 / 運営管理 ) 製品の 3R の推進セ ロエミッション 3R:Reduce, Reuse, Recycle *1: 基準年 =2000 年度 *2: 基準年 =1990 年度 ( 単独 ) 2000 年度 ( 国内関連会社 ) 2005 年度 ( 海外関連会社 ) IGCC: Integrated coal Gasification Combined Cycle HEV,EV 機器事業 省エネ対策機器 / 支援機器事業 環境関連事業の拡大 売上高 : 全社 :1 兆 3000 億円超 (2015 年度 ) 内 パワーデバイス事業 :1500 億円 (2015 年度 ) CO 2 削減 : 全社 :510 万トン超 (2015 年度 ) 内 パワーデバイス事業 :400 万トン (2015 年度 ) ~ 様々な省エネ 新エネ製品の提供を通じた CO 2 削減及び循環型社会実現への貢献 ~ 6

パワーデバイス事業 7

パワーデバイス事業環境 パワーデバイス事業環境世界的な低炭素社会実現への取り組み強化の影響により パワーデバイスの需要は主要 4 分野分野 ( 産業 民生 自動車 電鉄 ) とも急速に拡大 産業市場 : 中国向けを中心とした市況の回復 風力 太陽光発電等の新エネル : ギー市場の拡大 新興市場の設備投資の活発化による拡大 民生市場 : 中国 韓国を中心とした家電のインバーター化急進による大幅拡大 : 自動車市場 : ハイブリッドカーを中心としたエコカーの増加による拡大 : 電鉄市場 : 日本 欧州に加え新興国のインフラ整備に伴う需要の拡大 : パワーデバイス事業方針 : シナジー, イノベーション, & グローバル 12010 12010 年 1080 1080 億円 億円 2015 2015 年 1500 1500 億円の売上達成 2 積極的な設備投資による生産能力増強 3 グローバル販売体制 / グローバル技術サポート体制強化 4 最先端最先端 IGBT IGBT SiC SiCパワーデバイスの早期実用化 58 58インチ化促進による競争力強化 8

主要製品と応用分野 パワーデバイス製品 応用例 産業 IGBT モジュール (600V/1200V, 50~1000A) Standard IPM, ASIPM (600V/1200V, 4~800A) インバーター AC サーボ 風力発電 太陽光発電 家電 DIPIPM TM /SIP-IPM (600V, 3~50A, 6 素子, トランスファーモールド ) エアコン冷蔵庫洗濯機他 自動車 HEV-IPM (600V/600A) HEV-IPU (600V/300A) EV/HV モーター駆動 電力 電鉄 HVIPM,HVIGBT GCT (1.7~6.5kV, 0.4~2.4kA) (4.5~6.5kV, 0.4~6kA) 電鉄モーター駆動 鉄鋼圧延ラインモーター駆動 その他 IPD 加速度センサー HVIC 9

2010 年度パワーデバイス投資計画 ~ 2015 年度売上高 1500 億円の実現を目指す ~ 18 18インチウエハー能力増強 2009 09 年度比 2.5 2.5 倍 (10 (10 年度約 65 65 億円億円 ) 2 アセンブリー テスト ((A/T) ) 生産能力増強 民生用途 : 2009 2009 年 9 月比月比 2.6 2.6 倍 (2009 (2009 年度年度約 30 30 億円億円 2010 2010 年度年度約 15 15 億円億円 ) 自動車用途 : 2009 2009 年 9 月比月比 2.3 2.3 倍 (20 (2009 09 年度年度約 20 20 億円億円 2010 2010 年度年度約 10 10 億円億円 ) 産業用途 : 2009 2009 年 9 月比月比 1.4 1.4 倍 (20 (2010 年度年度約 10 10 億円億円 ) 8 インチウエハー生産能力 アセンブリー テスト (A/T) 生産能力 2009 年 9 月を 100 とした場合の生産能力 民生用途 自動車用途 産業用途 2009 年 9 月 2009 年度約 50 億円 2010 年度約 100 億円の投資で増強する生産設備は 段階的に稼動し 2011 年 4 月に増強完了予定 100 100 100 100 2010 年 10 月 100 200 140 100 2011 年 4 月 10 250 260 230 140

グローバル販売 / 生産 / 開発 設計 / 技術サポート拠点 パワーデバイス国内拠点 MEU IT セミコン ( 株 ) ( 兵庫県丹波市 / 豊岡市 ) パワーモジュール工場 日本 MEUS PRX MEAP(BGR) GEM ME-HK ME-SH ME-TWN 三菱電機 ( 株 ) パワーデバイス製作所開発 設計 IT セミコン ( 株 ) ( 福岡市 ) パワーモジュール工場 ME-AUST PRX-BRA 販売拠点生産拠点技術拠点 三菱電機 ( 株 ) パワーデバイス製作所熊本工場ウエハー製造 三菱電機 ( 株 ) 本社 三菱電機 ( 株 ) 先端技術総合研究所開発 11

パワーデバイスのイノベーション 12

性能向上産性向上ハ ラタ イムシフト生最先端 IGBT SiC パワーデバイスの早期実用化 ~ 持続的イノベーションと破壊的イノベーション ~ イノヘ ーションとは 発明 発見に基づいて新製品を開発し 産業( 事業 ) を大きく変革する行為 イノヘ ーションには持続的イノヘ ーションと破壊的イノヘ ーションとがある 持続的イノヘ ーション コスト低減Si Si ハ ワーテ ハ イスハ ワーテ ハ イス (( 最先端最先端 IGBT) IGBT) 製品価値の持続的向上 1. 強い事業をより強く 性能 コストを満足して製品となる 3. 基盤技術 基礎技術 SiC SiC ハ ワーテ ハ イスハ ワーテ ハ イス コスト低減要求値 性能しきい値 破壊的イノヘ ーション 2. 新たな強い事業の創出 フロンティアヒ シ ネス 2. 新たな強い事業の創出 製品ライフサイクル 13

80 High hfe Bipolar Tr n+ n+ buffer layer( エヒ ) n+ p+ 最先端 IGBT 開発 ~ 持続的イノベーション : 絶え間なき電力損失の低減 ~ p+ 85 90 95 00 05 08 10 E (Emitter) p n+ buffer layer( エヒ ) 1 st Gen 2 nd Gen 3 rd Gen 4 th Gen 第 4 世代 Trench IGBT 1μm/PT 型 E G p n- layer ( エヒ ) p+ substrate C Trenchゲート構造を採用集積度の向上 第 3 世代 Planar IGBT 3μm/PT 型 p+ substrate G (Gate) p n+ p+ n- layer( エヒ ) C (collector) キャリア蓄積層の導入薄ウエハー化ウエハー裏面からの加工 イッチング損失通電損失ス第 5 世代 CSTBT TM 0.8μm/LPT 型 E キャリア蓄積層 p+ p n n- layer ( エヒ レス ) C G E (Emitter) 5 th Gen 6 th Gen n+ buffer layer 構造最適化 (MOSゲート部 薄ウエハー化 電極平坦化 ) < イメージ図 > E n- layer ( エヒ レス ) p+ C G p n 7 th Gen 第 6 世代 CSTBT TM 0.4μm/LPT 型 E p n n- layer ( エヒ レス ) p+ C G 第 7 世代 CSTBT TM ( 技術開発中 ) 更なる損失低減を目指し 技術の高度化 最適化を進める < 主要項目 > 薄ウエハー化 微細化 14

最先端 IGBT 開発 ~ 持続的イノベーション : 絶え間なき電力損失の低減 ~ 第 6 世代チップでインバーター動作において世界最小の電力損失を実現 第 6 世代 IGBT チップは トレンチ間隔を従来の 4μm ピッチから 2.4μm ピッチに狭め 通電損失の目安となるオン抵抗を約 20% 低減 オン抵抗の低減によって 安全動作領域が小さくなる問題に対しては 濃度プロファイルの最適化 技術を確立 従来 ( 第 5 世代 )IGBT 新開発 ( 第 6 世代 )IGBT 世界最小電力損失 15

- 1994 1995-1999 2000-2004 2005-2009 へテロエピ技術デバイスプロセス基礎 SiC パワーデバイス開発 ~ 破壊的イノベーション : 画期的な電力損失の低減 ~ 基礎研究 試作開発フェーズから実用化開発フェーズへ ホモエピ技術高耐圧 MOS FET 基礎技術 3.7kWインハ ータ- 動作損失 50% % 減 11kWインハ ータ- 動作損失 70% % 減 ライン構築 20kWインハ ータ- 動作損失 90% % 減 2010 - プロセス基礎技術 高耐圧 MOS FET 1mm 世界初の SiC-MOSFET インハ ータ - による 3.7kW モータ - 駆動 (2006 年 1 月 ) 世界最高の低損失 SiC-MOSFET インハ ータ - 動作実証 (2009 年 2 月 ) SiC インハ ータ - で世界最高値となる電力損失 90% 低減を実証 (2009 年 11 月 ) 機器搭載開発 製品レベルの特性 信頼性検証 生産管理技術 3mm 5mm MOSFET : Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor 基礎研究 試作開発 実用化開発 実用化開発 16 * 本開発の一部は独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 (NEDO) の委託を受けて実施

電力損失(相対値30 環境 エネルギー機器を革新する SiC パワーデバイス 大幅な低損失化 小型化 ( 高パワー密度化 ) が可能 環境 エネルギー機器の圧倒的省エネ化が可能 Bipolar-Tr 350 Si インバータ 第 1 世 IGBT 250 材料 第 5 世代 IGBT 100 )80 Si SiC 禁制帯幅 (ev) 1.1 3.25 第 6 世代 IGBT 絶縁破壊強度 (MV/cm) 0.3 3 07 年度実証値 50 08 年度実証値 2020 年時点での省エネ効果 ( 予測 ) 原油換算で 724 万 kl 削減 100 万 kw 規模の原子力発電所 7~8 基分に相当 09 年度実証値 10 Si SiC 17

SiC パワーデバイス開発ラインの構築 2009 年 12 月 3000 枚 / 月の処理能力を持つ 4 インチウエハー開発ラインを福岡地区 ( パワーデバイス製作所内 ) に構築 2010 年度社内向けサンプル提供 2011 年度量産を計画 SiC 開発ライン ( 福岡 : パワーデバイス製作所内 ) SiC デバイス開発拠点 ( 尼崎 : 先端技術総合研究所 ) 18

事業戦略 研究開発戦略 標準化戦略三位一体経営 事業戦略 シナジー イノベーション & グローバル 研究開発戦略 知財 / 標準化戦略 19

オープンイノベーション戦略 企業 組織連携 大学 京大 東工大等 標準化機関フォーラム等 研究開発独法 ( 産総研等 ) 三菱電機 半導体 テ ハ イス事業本部開発本部生産システム本部 事業セグメント重電システム産業メカトロニクス情報通信システム電子デバイス家庭電器 半導体 デバイス事業本部 開発本部 / 生産システム本部 半導体 パワ-デバイスパワ-デバイス SiC IGBT 高周波光デバイス高周波光デバイス 半導体レーサ ー高周波テ ハ イス 産メカ EV/HEV NC サーボ 車載レータ ー 情報通信 人工衛星 光通信レータ ーシステム 重電 家庭電器 電鉄エアコンエレベーター冷蔵庫エスカレーター太陽光発電 スマートク リット レーサ ー TV フ ロシ ェクタ - ISO,IEC ITU 委員 議長派遣 社外オープンイノベーション 政府 財団法人 ( 国プロ ) 経産省 総務省等 社内オープンイノベーション オープンイノベーション体制 社内オープンイノベーション 20

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