3/21 自動車の電動化に向けた、 シリコン、ＳｉＣ・ＧａＮパワーデバイス開発の 最新状況と今後の動向

筑波大学 数理物質系 教授　岩室 憲幸　氏

【経歴・研究内容・専門・ご活動など】
1984年早稲田大学理工学部卒、1998年　博士（工学）（早稲田大学）
富士電機株式会社に入社。
1988年から現在までパワーデバイスシミュレーション技術、ＩＧＢＴ、ならびにWBGデバイス研究、開発、製品化に従事
1992年North Carolina State Univ. Visiting Scholar.　MOS-gate thyristorの研究に従事
1999年-2005年　薄ウェハ型IGBTの製品開発に従事
2009 年5月-2013年3月　産業技術総合研究所に出向。SiC-MOSFET、SBDの研究,量産技術開発に従事。
2013年4月-　国立大学法人　筑波大学　教授。現在に至る
IEEE Senior Member, 電気学会上級会員、応用物理学会会員

【著書】
1．「車載機器におけるパワー半導体の設計と実装」　（科学情報出版, 2019年9月）
2．“Wide Bandgap Semiconductor Power Devices” Editor B.J.Baliga, Chapert 4 担当・執筆　(Elsevier, Oct. 2018)
3．（監修書）「次世代パワー半導体の開発・評価と実用化」（㈱エヌ・ティー・エス　2022年2月）
4．「次世代パワー半導体の開発動向と応用展開」（㈱シーエムシー出版, 2021年8月）
5．（編集書）「世界を動かすパワー半導体　－IGBTがなければ電車も自動車も動かない-」（電気学会2008年12月 ）

【受賞】
日経エレクトロニクス　パワーエレクトロニクスアワード2020　最優秀賞　(2020年12月)
電気学会　第23回優秀活動賞　技術報告賞　(2020年4月)
電気学会　優秀技術活動賞　グループ著作賞(2011年)

【専門】シリコン、SiCパワー半導体設計、解析技術

【WebSite】
http://power.bk.tsukuba.ac.jp/
https://youtu.be/VjorIIacez0

　2024年現在、世界各国は自動車の電動化（xEV）開発に向け大きく進展している。そして2030年代には日、米、欧、中がガソリン車の新車販売を禁止するなど、xEV化はもはや大きな潮流となった。xEVの性能を決める基幹部品であるパワーデバイスでは、新材料SiC/GaNデバイスの普及が大いに期待されている。特にSiCデバイスはすでにxEVへの搭載も始まっており、今後はシリコンIGBTをいかに凌駕していくかに注目が集まっている。
　そこでポイントとなるのが、新材料SiCデバイスの性能、信頼性、さらには価格が市場の要求にどう応えていくかであると思われる。最強の競争相手であるシリコンIGBTからSiC/GaN開発技術の現状と今後の動向について、半導体素子や実装技術、さらには市場予測を含め、わかりやすく、かつ丁寧に解説する。

 ＜得られる技術・知識＞
パワー半導体デバイスならびにパッケージの最新技術動向。Si-IGBTの強み、SiC/GaNパワーデバイスの特長と課題。パワー半導体デバイスならびにSiC/GaN市場予測。シリコンIGBT、SiCデバイス実装技術。SiC/GaNデバイス特有の設計、プロセス技術、など。

＜プログラム＞
１．パワーエレクトロニクス（パワエレ）とはなに
　1.1 パワエレ＆パワーデバイスの仕事
　1.2 パワー半導体の種類と基本構造
　1.3 パワーデバイスの適用分野
　1.4 最近のトピックスから
　1.5 パワーデバイスのお客様は何を望んでいるのか？
　1.6 シリコンMOSFET・IGBTの伸長
　1.7 パワーデバイス開発のポイント

２．最新シリコンパワーMOSFETとIGBTの進展と課題
　2.1 パワーデバイス市場の現在と将来
　2.2 MOSFET特性改善を支える技術
　2.3 IGBT特性改善を支える技術
　2.4 IGBT薄ウェハ化の限界
　2.5 IGBT特性改善の次の一手
　2.6 新型IGBTとして期待されるRC-IGBTとはなに
　2.7 シリコンIGBTの実装技術

３．SiCパワーデバイスの現状と課題
　3.1 半導体デバイス材料の変遷
　3.2 ワイドバンドギャップ半導体とは？
　3.3 なぜSiCパワーデバイスが新材料パワーデバイスでトップランナなのか
　3.4 各社はSiC-IGBTではなくSiC-MOSFETを開発する。なぜか？
　3.5 SiC-MOSFETのSi-IGBTに対する勝ち筋
　3.6 SiC-MOSFETの普及拡大のために解決すべき課題
　3.7 SiC MOSFETコストダウンのための技術開発
　3.8 低オン抵抗化がなぜコストダウンにつながるのか
　3.9 SiC-MOSFET内蔵ダイオードのVf劣化とは？
　3.10 内蔵ダイオード信頼性向上技術

４．GaNパワーデバイスの現状と課題
　4.1 なぜGaNパワーデバイスなのか？
　4.2 GaNデバイスの構造
　4.3 SiCとGaNデバイスの狙う市場
　4.4 GaNパワーデバイスはHEMT構造。その特徴は？
　4.5 ノーマリ－オフ・ノーマリーオン特性とはなに？
　4.6 GaN-HEMTのノーマリ－オフ化
　4.7 GaN-HEMTの課題
　4.8 縦型GaNデバイスの最新動向

５．酸化ガリウムパワーデバイスの現状
　5.1 酸化ガリウムの特徴は何
　5.2 最近の酸化ガリウムパワーデバイスの開発状況

６．SiCパワーデバイス実装技術の進展
　6.1 SiC-MOSFETモジュールに求められるもの
　6.2 銀または銅焼結接合技術
　6.3 SiC-MOSFETモジュール技術

７．まとめ

　　□質疑応答□​

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