▲記事を読んで筆者には核心部分が見えてこない。パワー半導体についての知識量の不足からだ。ただ、ダイヤモンド半導体のニュースが筆者にとって、衝撃が大きかったもので、いずれはダイヤモンド半導体との接合があるのだろうなぁという点で興味深い。記事、日本人からの反応、関連文章をみよう。
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※2023/5/5(金) 「パワー半導体」で投資合戦 脱炭素化で市場拡大見通し 電力制御に使う「パワー半導体」を巡り、メーカー間の投資合戦が過熱している。 電気自動車(EV)や家電など、さまざまな機器や装置の省エネを実現するパワー半導体は、脱炭素化のキーデバイスと目されており、日本が優位を保っている数少ない半導体製品。三菱電機などが増産投資に踏み切っており、政府も補助金支給でこうした動きを後押しする。パワー半導体は、電圧を調整したり、直流を交流に変えるといった目的で使われ、変換に伴う電力の損失を防ぐ。現在は基板材料にシリコンを使った製品が大半を占めるが、今後はより高性能化できる炭化ケイ素(SiC)などへの置き換えが進む見通し。調査会社の富士経済は、EVや再生可能エネルギーの普及を背景に、2030年の世界市場が21年比で2・6倍となる5兆3587億円に拡大すると予測する。三菱電機は3月、熊本県菊池市の工場でSiC基板に回路を形成する前工程向けの新棟を建設し、26年4月に稼働させると発表した。東芝は、石川県能美市の工場内に前工程用の新棟を建設中。投資額は、24年度中の製造開始を予定する第1期分だけで約1千億円にのぼる。ロームは昨年末に福岡県筑後市の工場で新棟を立ち上げ、富士電機も青森県などで増産投資を進める。もっとも、増産に動いているのは海外勢も同様だ。メーカー別では、企業買収を駆使しながら規模を拡大する独インフィニオンテクノロジーズが先行。中国も手厚い政府支援の下で多くのメーカーが増産を計画しており、英調査会社、オムディアの杉山和弘コンサルティングディレクターは「日本が強いうちに何とかしないと厳しい状況になる」と警鐘を鳴らす。経済産業省もこうした状況に危機感を抱き、国内生産を増強するメーカーに対して10年以上の継続生産を条件に設備投資の3分の1を補助する。業界再編や規模拡大を促す狙いで、事業規模2千億円以上を支給条件とした。
<以下、日本人からの反応>
7:遅すぎるけどラピダスと違ってまだ間に合うかな。強いというより、戦えているぐらい。
10:韓国は?
13:>>10予選落ち。メモリーしかやってこなかったツケが来た。
14:>>10パワー半導体ってお客さん毎に作りこまなきゃいけないんだよ。連中、そう言うの無理。
19:韓国は100V以上をぶっ込める半導体は作れません。リチウム電池は中国製、制御基板は日本製、モーターも日本製?韓国のEVはパーツを買ってきて組み立ててるだけ。
22:2021年のパワー半導体の世界ランキングTop10の中に日本企業が5社ランクインしており、 日本経済で最も競争力がある分野であるとも言えるが、この分野の成長を政府が支援する事により日本の再興を図るという戦略である。Omdiaの調査によるとパワー半導体の世界ランキングの4位に三菱電機、5位に富士電機、6位に東芝、9位にルネサスエレクトロニクス、10位にロームがランクインしている。ちなみに競合他社は中韓台ではなく1位インフィニオンテクノロジーズ(ドイツ)2位オンセミコンダクター(アメリカ)3位STマイクロエレクトロニクス(スイス)4位三菱電機(日本)5位富士電機(日本)6位東芝(日本)7位ビシェイ・インターテクノロジー(アメリカ)8位ネクスペリア(オランダ)9位ルネサスエレクトロニクス(日本)10位ローム(日本)こんな感じ。このおまエラには関係ない半導体分野で日本が先日話題になったダイヤモンド半導体などで世界を狙っていく。
25:>>22勤めてる会社で取引ある会社名ばかりだけど、海外メーカーはコスパ良くてもクレーム対応が塩でなぁ…業を煮やしたR&Dが、SiCMOSFETを東芝に切り替えたわ。
27:>>22シリコン半導体でなく窒化ガリウムとか酸化ガリウムの次世代型は日本が強いんでないの。
23:まぁでもぶっちゃけ、日本はバラけすぎてるんだよな。もう合併や統合しちゃえよと思うが色々と難しいんだろうな。
33:韓国が強いのは不良品出しても交換で済むメモリ系だけだもんな。パワー半導体は大電力を扱うから、信頼性が何より優先される。パワー系半導体は不良品はもちろん、品質のバラツキが大きいだけでも火を吹く(物理)。
1 パワー半導体は欧州が強い(Infineon日本もシェア持ってるけど、メーカー個別で見ると不安だわ。
2 いずれパクられるしもうどうでもいいわ。
3 種を育てて実がなる時に取り込めないのが問題なのだ。コスト競争で勝つ戦略が必須なのだが経営人に東大法科卒とか役に立たないのが揃ってる。
4 そうそう。海外のメーカーは対応がクソ過ぎる。必要なトレーサビリティ情報出しやがらねえし。殿様商売でいつまでも安泰でいられると思うなよ。
5 まあ、程々に儲けないとま~たアメリカに潰されるだけだけどね。
6 真似しの韓国はパワー半導体はアッパパーと言う事です。
7 過熱ではないですね、微細プロセスへのシフトです。その為の新規投資。従来、家電、自動車用半導体(※)、IGBTなどのパワー半導体は360nmで製造していましたが、新規の設備投資は無く(そも製造機械も作ってないし)、供給がひっ迫してます。なので、そのうちでもまあまあ金になるパワー半導体は120nm(180nmだったかも?)にシフトを始めたからです。※ 既報のとおりに自動車用プロセッサー関係はTSMCに製造委託してますが、それ以外のは自社工場などで製造しています、だけど、日立那珂の工場が火事でストップしてる事もあり、不足しています。メーカーはルネサス(日本)、NXP、インフィニオン(ドイツ)、オン・セミコンダクター、STマイクロエレクトロニクス。
8 ※4バカンス一ヶ月とかの国は、どこか無理があるもんなんだよなあ。BMWとかも、ハイブリッド仕様の車を注文したのに、届いたのがガソリン仕様で値段そのままとかあるし、無茶苦茶してくるよ。
9 次世代パワー半導体である酸化ガリウム半導体の特許は、確か日本の物だったよな。
※桁違いの大電力制御の力をもつ「ダイヤモンド半導体」の可能性 NHK2023年3月23日
ジュエリーとしておなじみのダイヤモンドが、次世代の半導体素材として注目されています。その理由は、「桁違いの大電力を制御できる可能性」を秘めているから。社会において大きな電力を制御する必要性は、年々高まっています。電気自動車の普及が進み、電気で動く空飛ぶクルマや飛行機も登場。さらに電力需要が増え、変電所が扱う電力も大きくなると考えられています。そこで、実用化が期待されているのが、現在主流のシリコンに比べて5万倍(理論値)の電力を制御する力があるダイヤモンドの半導体なのです。省エネの重要性も高まる今、電力損失を大幅に軽減できるダイヤモンド半導体には世界から熱い視線が向けられています。しかし、その開発の道のりは困難の連続。開発を前進させたのは、研究者同士の意外な出会いでした。実現すれば、その活用の場は、大容量無線通信から医療機器、宇宙空間にまで広がります。従来の半導体ではカバーできない領域での実用化を目指す、半導体開発の最前線に迫ります。◇「究極の材料」を半導体にする偶然見つかった突破口 そもそも半導体とは、電気を通す「導体」(鉄・銅など)と、電気を通さない「絶縁体」(ガラス・ゴムなど)の間の性質を持つ物質のこと。この半導体は、熱を持っているときに導体、冷えると絶縁体になるというように、条件を変えることで電気の通りやすさをコントロールできます。つまり、ON/OFFの「スイッチ」のように働くことができます。一つの半導体の素材の上には、この「スイッチ」がナノ単位でたくさん(多いもので1センチ角の半導体の中に数十億個)書き込まれていて、これらがさまざまなON/OFFの組み合わせをつくることで、複雑な情報処理をしたり、電気を制御したり、センサーとしての役割を果たしたりしているのです。そんな半導体をダイヤモンドで作ろうという開発が始まったのは、30年ほど前。これまでにない大きな電力を扱える素材として注目されました。ただ、ダイヤモンドそのものは、ほとんど電気を通さない、ほぼ絶縁体の物質です。◇絶縁体のダイヤモンドをどうやって半導体にする? 実は、現在半導体の主流の素材であるシリコンの場合も、電子が強く結合していてそのままでは電気を通さないため、リンやホウ素といった物質を注入し、「自由に動ける電子」を生み出しています。それらの「自由に動ける電子」に電圧をかけると、プラスの電極に引き寄せられ、電流が流れるという仕組みです。一方ダイヤモンドは、炭素原子の電子どうしがシリコンよりさらに硬くがっちりと結合しているため、特定の物質を注入するのが難しく、その技術は確立していません。ただ他に一つだけ、ダイヤモンドを半導体にするための糸口がありました。ダイヤモンドの基板を空気にさらしておくと「なぜか電気を通すようになる」、つまり半導体になるということが知られていたのです。当時、大手通信会社の研究員だった嘉数(かすう)誠教授(佐賀大学)は、空気中の何が反応してダイヤモンドに電気を通すようになるのかを、突き止めることにしました。そして実験をする中で、嘉数さんは奇妙な現象が起きることに気づきます。 「朝の時間帯に電流が流れやすくなって、なぜかまた夕方5時ごろになると電流が流れるというのを毎日繰り返していて、なんか変だなと」(嘉数さん) 空気中の成分が関係していたとしたら、なぜ朝と夕方だけ多く電流が流れるのか。不思議に思いながらも嘉数さんは、空気中の成分である窒素、酸素、二酸化炭素など、思いつく限りの成分を試し、電気の流れやすさに影響を与えているものの正体に迫りました。ところが、電気は思うように流れません。そこで、周囲の研究者に相談することにしました。すると、たまたま隣の研究室にいた環境汚染が専門の研究者が、思いがけない成分の可能性を指摘してくれました。それは車の排気ガスに含まれる成分、二酸化窒素でした。早速、二酸化窒素をダイヤモンド基板の表面に吸着させて実験したところ、空気にさらしたときに比べ、約2倍の電流を流すことができたのです。朝と夕方に多くの電流が流れるという謎の現象も、車からの排気量が増える通勤時間帯だったということを考えればつじつまが合います。 「急に電流値がバンッと流れたので、ああ、やった! 見つけた! と思いました。」(嘉数さん) ◇ダイヤモンド半導体実用化、次なる壁は「大きさ問題」 ダイヤモンドを半導体にする突破口は見えたものの、まだ大きな課題がありました。ダイヤモンド基板の大きさです。長らく研究で使っていた人工ダイヤモンド基板の大きさは、4ミリ角サイズが限界でした。しかし、半導体製造の工場で使う装置は、通常直径10センチ以上の基板が入るように作られているため、4ミリ角では小さすぎて装置に入れることができません。さらに、基板は大きければ大きいほど、小さなチップにカットして、一度にたくさんのチップを売ることができるため、コストダウンにもなりますが、それもできません。「とてもとても世の中から認められるような研究にはなりませんでした。今だから言えますが、小さすぎて研究中に落としたり、なくしたりすることもあったほどです」(嘉数さん)転機が訪れたのは、7年前の夏のこと。嘉数さんの研究室にある男性が訪ねてきました。「これで半導体をつくってほしい」と差し出されたのは、これまで見てきた2倍の大きさのダイヤモンド基板でした。「ええ⁉ と本当にびっくりしました。不可能だと思っていたものが目の前に突然現れたという感じでした。」(嘉数さん) ◇「不可能だと思っていたもの」はどうやって? この基板を作ったのは、人工宝石会社でダイヤモンドの基板開発していた金聖祐さん。半導体用の大きな基板ができれば、将来性のある事業になると考え、取り組んできました。人工ダイヤモンドは、高温の環境で、メタンガスと水素ガスを流して土台の上にゆっくりと成長させてつくります。それまで4ミリ角のダイヤモンド基板しかなかったのは、4ミリ角のダイヤモンドを土台にして、その上に生成する方法をとってきたから。そこで金さんは、より大きなダイヤモンドを成長させるために、土台をサファイアに変更。金さんの人工宝石会社では長年サファイアを生産していたために、大きな土台を用意することができたのです。ところが、土台をサファイアに変えたところ、すぐに問題が発生しました。ダイヤモンドを成長させた後に温度を下げていくと、ダイヤモンドとサファイアの熱膨張率が違うため、下地のサファイアが先に縮み、それに引っ張られるようにダイヤモンドが割れてしまったのです。サファイアとダイヤモンドの間に、縮むときの力を吸収してくれる何かが必要だと考えた金さん。とった策は、成長させたダイヤモンドを剣山のように極細の柱に加工し、その上にダイヤモンドを成長させる方法。すると、ダイヤモンドの柱の下にあるサファイアが縮むときにダイヤモンドにかかる力を柱が吸収し、ダイヤモンドが割れることなく残ったのです。こうして金さんは8ミリ角のダイヤモンド基板の開発に成功し、ダイヤモンド半導体の研究を長年行っていた嘉数さんに声をかけたのです。早速、嘉数さんは8ミリ角の基板で半導体をつくりました。そして去年5月、この半導体がどのぐらいの電力を制御できるか調べたところ、ダイヤモンド半導体の世界記録となる875メガワットをたたき出したのです。「やったー!という感じで、研究室のスタッフや学生たちと何度もハイタッチして喜びました」「875メガワットという数字は、8ミリ角のダイヤモンド半導体で、およそ17万5千世帯の電気を制御できるという計算になります」(嘉数さん)※実験値を元に計算(1世帯あたり50Aで5kWと仮定) ◇大口径化で広がる「ダイヤモンド半導体」の可能性 その後、金さんが開発した基板はさらに進化を遂げ、最新の基板は直径5センチの大きさになっています。嘉数さんは、大口径化によってダイヤモンド半導体の応用先はさらに広がると考えています。「例えば、太陽光発電の送電。送電に使われる半導体はエネルギーが外に熱になって逃げてしまう、エネルギーロスの問題がありますが、ダイヤモンド半導体であれば効率的に電力を制御できます。さらに、演算速度が格段に速くなる量子コンピューター。その一部にダイヤモンドを使う研究も進んでいます。実現すれば、演算速度があがるだけでなく、多くの情報を直径5センチの基板に全部記憶させることができます。そのほか、ダイヤモンドは高い周波数の電波を出すことにも長けているため、ビヨンド5Gや6Gといった情報通信でもダイヤモンド半導体が使われるようになると思います」(嘉数さん) ◇「放射線検出装置」にも向くダイヤモンド半導体 すでに実用化に向けたテスト段階に入っている応用先もあります。放射線を検出する機器の開発を行っている東北大学の人見啓太朗准教授。ダイヤモンド半導体を、放射線を検知するセンサーに応用しようと開発を進めています。福島第一原子力発電所の廃炉作業といった、極めて放射線量が高い場所では放射線に強い半導体が求められているのです。実は、従来のシリコンでは、放射線がシリコンの原子にあたると、原子を元の位置からはじき出すなどして損傷を与えてしまいます。一方、ダイヤモンドの場合、炭素が強く結合しているため、放射線があたっても損傷が起きにくいのです。 さらに、ダイヤモンドのセンサーは、人体が受ける放射線量の測定にも適しているとして、放射線を使う医療機器での応用も期待されています。嘉数さんは、シリコンが担うことのできない領域でダイヤモンドが果たしていく役割は大きいと考えています。「ダイヤモンドは究極の素材としてものすごいポテンシャルがあるので、ダイヤモンドにしかできない領域を極めたい。製品化するためには、ダイヤモンド基板をチップにするためにカットしたりする周辺技術の確立が不可欠。いかに長期間劣化させずに大電力の性能を発揮し続けられるかといった検証も必要です。いま、実用化に向けて7合目あたりまで来ていると思います。4年後ぐらいの実用化を目指したいと考えています。」(嘉数さん) 世界でダイヤモンド半導体の実用化に向けた研究が始まって30年あまり。さまざまな研究者が壁を一つ一つ突破していくことで急速に進歩を遂げている。いま、ダイヤモンド半導体が私たち人類の進歩に貢献する日もそう遠くないかもしれません。
<以下、日本人からの反応>
2 高そう。
3 ダイヤモンドだね~。
19 おまいらどう思っているか知らんがこれとんでもないことだからね。まだまだ日本は死んでないぞ。
45 開発に成功した!と思った瞬間、中国に技術を盗まれているのがこれまで日本が辿ってきた道。
54 中韓「ご苦労さま、あとは任せとけ」
112 実用出来てからが勝負やろ。
135 でもお高いんでしょ?
144 パワー半導体は日本の独壇場。
[ 3055209 ]だけど特許は海外に流れるんでしょ 。
[ 3055219 ] 久しぶりの更新、乙です。
[ 3055227 ] はい、中韓台の“技術盗む隊”がただいま編成されました。警戒してください。
[ 3055250 ] ダイヤモンドって、土木とか建築とかで切断に使うやつでしょ。
[ 3055275 ] 日本人の税金で研究が進められて成功すると外国に技術を売り渡すのが毎回のパターンだけど大丈夫ですか?
[ 3055299 ] 盗まれる以前に、佐賀大学の研究室に普通に中国人や韓国人がいたりして。
※NTTが世界初の新型トランジスタ 次世代パワー半導体の実験成功2022/4/22(金) NTT物性科学基礎研究所は、窒化アルミニウムの半導体でトランジスタを作って動かす実験に世界で初めて成功したと発表した。将来的に電力ロスをこれまでのシリコン半導体の5%以下に抑えられる可能性があり、脱炭素に向けた次世代「パワー半導体」として期待される。トランジスタは、金属のように電気を通す導体と、ゴムのように電気を通さない絶縁体との中間の性質を持つ半導体で作られた電子素子のスイッチ。パワー半導体は、トランジスタなど電気を制御する半導体の総称だ。スマホや家電、電気自動車などに使われ、現在は主にシリコンが材料だ。窒化アルミニウムの半導体はシリコンに比べて厚さを約40分の1にすることができる。電気が流れる距離が短くなるため、電気抵抗が減って電力の損失が抑えられる。パワー半導体では、シリコンより省エネのシリコンカーバイド(SiC)や窒化ガリウム(GaN)による開発も進められている。窒化アルミニウムは理論上、電力のロスをシリコンの5%以下、SiCの35%以下、GaNの半分以下にできる見込みという。
<以下、日本人からの書き込み>
・NTTの研究機関は、昔から指導的役割を果たしていること知らない人が多い。代表的なものとしてDRAMやSEMなどの研究開発をおこなった、今回の窒化アルミをつかうことによってシリコンより薄くできるということは、スピードがあげられるのいう利点が考えられる、パワー半導体はトランジスタとほぼ同じようなエレメントなので、実用化に時間はかからないと思うが、耐圧が? いずれにしても世界初は素晴らしい。
・これまでも、これからも日本は次世代半導体開発は世界最先端を行くと思うが、それを商売にして黒字化するのは、これまでと同様、そしてこれからも困難を極めるのだろう。底意地の悪さと、同調圧力、他人の足を引っ張り合う国民性は、もちろんプラスの面もあるが、日本では何か新しい技術やビジネスが誕生するたびに声高な批判が寄せられ、スムーズに事業を展開できないことが多い。その間に他国が一気にノウハウを蓄積し、結局は他国にお金を払ってその技術やサービスを利用する結果となる。
・化合物半導体プロセスの難しさ、従来のSiの設備やノウハウが使えない分、実用化への障壁はまだ高いけど、理論的にはSi SiCよりも高い性能を引き出せるGa系半導体には期待してる。コストの問題は用途を絞れば需要がある分野は存在すると思うのでどんどん設備投資して欲しいですね。Ga系よりも更に高性能を引き出せるダイヤモンド半導体も忘れずにお願いしますね。
・こういうような研究成果を記事にすると、いかにも日本の研究は欧米中国の研究技術開発に負けてないと錯覚してしまうのだが、現実は、多くの研究開発分野のごく一部でしか日本の学者や技術者は成果をあげていないのだ。特許数や先端科学論文の提出数で日本は劣っていることで分かる。日本の科学研究や技術開発の衰退は相当厳しいのだ。でも、自民党政府は資金を出すことをしないし、人材育成はどうしようもなく、優秀な修士・博士の資格を持つ若者の多くが厳しいバイト生活で、まともに研究が出来ない状態に追い込まれているのだ。アニメのアニメーターなどの職人が中国などに吸い寄せられているのと同じことが科学技術の分野でも起こっているのでは無かろうか。
・半導体の構造にもよるが半導体な厚み方向には電流は流さないので抵抗には影響しないと思うよ。それに今時のパワー半導体は抵抗だけでなくスイッチング速度の方も問題。速くスイッチできないと損失が増える。厚さを薄くすれば熱抵抗を下げられるので放熱には有利かな?
・早急な実用可否の結論と、可の場合の集中的な実用化技術の開発をお願いします。最近の日本は花火をどんどん打ち上げますが、実用化や実際応用が、他国に遅れをとることが多いように感じています。
・直ぐに収益に直結出来るわけではない基礎研究に投資できる会社はそんなに無いことを考えると、NTTの基礎研究所の存在はけっこう大きいように感じるな。
・ほんの4年前までは、日本はパワー半導体で世界に先んじていたけど、経営陣が300mmウェーハへの設備投資を躊躇(ためら)ったせいで、たった4年で完全に欧州に先を越された。なので、日本人経営陣の下では、日本がパワー半導体で勝負するのは無理。
・バッテリー要領の上限にも限界があるし経年劣化もするわけだから、寧ろ低消費電力化に舵切るのは正解だろうな。
・パワー半導体も価格勝負になる。この窒化アルミニウムの特性を活かせる応用領域を見い出して欲しい。冷却器が小さくなる事が嬉しいのかなぁ。そうなると、商用の宅配ドローンとかかなぁ。商用車もかなりのエネルギーを使うので、ありかなぁ?電気で飛ぶ航空機だと、空の上は寒いから不要かなぁ。
・こういう研究にもっと国が費用負担すればいい。実用化すれば日本国内で製造するようにして海外に流れないようにしないと。
・抵抗値が減るということは、スイッチデバイスで発熱で損失していたエネルギーが減ることも意味するので、さらにバッテリーライフが伸びますよ。
・思わせぶりな要素技術なら色々と出ているけどこれもその1つか。どれか1つでも良いから実用化して欲しいな。
・他国に技術流出させずに国内メーカーで育てて高利益率で世界にいる出してほしい。
・NTT物性研の研究って製品になった事あるの?そもそもNTTは製造ラインなんて持ってないよね。チャンピオンデータで論文書くところまでで、後はメーカーさんヨロシクってんじゃあ何も進歩してないじゃん。製造技術と量産技術って設計思想が違のだぞ。それでロジックで散々痛い目にあったのにまだ懲りてないんだ。
・他国に技術を高値で売って儲けたほうが良いと思うよ。それも商売。日本はコスト高だと実用化しない。
・シリコンやSiC、GaNよりもずっと省エネな半導体ができそうですね。今後に期待します。
・さらっと書いてることだけれども、すっごいことなんだよぉぉ!研究者さん、技術者さん、おめでとうございます!ってか、もっとニュースで取り上げてあげて!誉めるときは誉めようよ!
・ものづくりの日本らしいニュースを久しぶりに聞けた気がすします。
・何に役立つかわからんが、世界シェアNo.1になって日本経済を回復してくれ。
・難しくて良くわからないけど、凄いのは伝わってくる。
・タイトルが分けわかな事態…なにその世界初の新型トランジスタって…
・> パワー半導体は、トランジスタなど電気を制御する半導体の総称だ。あいかわらず朝日新聞はいいかげんなことを。
・最先端こそ付加価値。それを止めると単なる安物?
・開発しても日本には大量生産できる工場がもうない。
・高い値段でうれよ。
・馬鹿みたいに公表するから 製品化する前に他国に獲られるんだろうね。そもそも自社のセキュリティもできていない。システムのセキュリティもできてないような会社ばかりだよ。この国は。だけど経営者達はそれができてるとおもってる無能ばかりなんだからわらっちゃうよ。
・日本には産業スパイがウジャウジャいるのでくれぐれも気を付けてください。
・で、海外に流出して、、、
2:だが量産は不可。
264:>>2既にGaNやGa2O3が実用化されてるので、当分これで間に合う。AlNが実用化されたらそれに置き換えればいいだけ。
21:パワー半導体は日本がトップクラスでしのぎを削ってるな。 外国勢力がマスゴミ使って妨害入れてくるだろうが頑張ってほしい。
29:普及はしないから 。
274:>>29SiCやGaNを知らないとはwAiNはその延長だぞ。
30:NTTはたしか人工ダイヤモンドの半導体も研究してたよな。
37:SiCは普及してきたし、GaNもぼちぼち使われている。
38:ガリウムを使わずに済むのは資源安保上良いことだよね。いま普及期にあるSiCからGaNを経ずにこれになっていけば。
47:薄すぎて製造大変になるな。現場でパリパリやりそう 。
49:そういうのはまずsicがじゅうぶん実用になってからでいいよ。
109:>>49えーと脱IGBTがなかなか進んでない通りで、MOS-FETじゃ耐圧が低すぎる。IGBTじゃオン抵抗が大きすぎる。どっちも耐圧を稼ぐと分厚くなるから歩留まりが悪くなりすぎる。AlNなら薄膜で低オン抵抗、逆起にも強いから可聴域外でも動かせる。面白いのはGaNの中でどんな物理現象が起きてるのか、よく分かってないあたり。
281:>>49SiCはもう実用になってるが。
55:1センチの厚みで12000kV、0.1ミリの厚さでも120kVの絶縁耐圧を持つ。つまり、これでトランジスタ作ると超高圧変電所の制御が手のひらサイズになってしまう。正にバケモノ級。
78:電力ロスは抵抗による発熱ってこと?それともトンネル効果が少ないってこと?
93:>>78基本的に半導体素子は抵抗を持つので電気流すと発熱する半導体素子を薄くしたら抵抗は少なくなるが、絶縁破壊で故障が起きやすい。窒化アルミニウムは絶縁破壊耐圧がめちゃくちゃ高いので従来よりめちゃくちゃ薄くトランジスタを作れる。薄いなら抵抗は少ないのでロスが少ない。
81:てことは発熱も相当抑えられるわけか。すげえな。
104:ついにintelCPUが爆熱から開放されるのか 。
117:パワーデバイスとロジック半導体混同してる奴多すぎる。次世代パワーデバイスの恩恵は電源の発熱が減るのであって、CPUの発熱が減るわけではない。
150:いやあ、これらは日米6G連合用の技術開発の一部だろう。支那に5Gをやられそうになった米国が6Gは日米でといいだして今のところはそのように進行してる。なぜそうなったのかというと米国に排除され行き場を失った技術をNTT、NEC方面のどこかが華為技術に持ち込んでやってたのが支那の5Gだから。
311:cpuやgpuの省電力化(低発熱化)が、プロセスルールの微細化以外の方法で可能になるわけだ。
321:これが量産されればいままでとちょっと違う製品作れるの?
328:>>321いままでとは根本的に違う方式だから量産されなくてもかなり違うものが作れるよ。逆に今までの使い方はできない。家電でいうとゴムを通る電気が開発されつつある感じ、でも現状だとまだ触れるだけで漏電する。
329:>>321基本無駄な消費電力と発熱が減るだけや。
335:>>329同じ電力使う物を更に小型化できる。車なんかのサイズの変わらん物に使えば素直に出力や航続距離を伸ばせると考えて良い。
366:つまり薄くて発熱しにくい半導体ってことかCPUに使えるの?
375:>>366そういうのには向いてない。パワー半導体は電源回路の根幹なので発熱が激減すれば熱設計も容易になり効率も上がり、今までにない設計ができるようになる。
414:いわゆる弱電と強電というやつだな。弱電は情報処理とかで使うような低電圧の回路とか素子の話、強電は電力関連で使うような高電圧の回路とか素子の話。今回の話は強電に分類される方だな。
※2012/03/31(土)原発問題解決の一光に、ロームが世界初の次世代パワー半導体を量産 あらゆる機器の低消費電力化の切り札として注目を集めているパワー半導体。中でも、現行材料のSi(シリコン)では実現できない大幅な効率向上や小型が見込めるSiC(シリコンカーバイト:炭化ケイ素)やGaN(窒化ガリウム)といった次世代材料を用いた、次世代パワー半導体の実用化が切望されており、各社が開発に力を入れている。どうも記事を読んでもよく分からなかったのですが、これを使うと何が省電力になるのだろうか? 電力の送電系にかかわるという事だけはわかるのですが。
180:ロームのサイトに一般向けの解説があります(次世代パワー半導体のインパクト) 現在,Si製のダイオード,MOSFETやIGBT(絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ)といったトランジスタがパワー素子として利用されている。例えば,送電システムや電車,ハイブリッド車,工場内の生産設備,太陽光発電システムで利用するパワー・コンディショナー,エアコンを始めとする白物家電,サーバー機やパソコンなどの分野である。こうした分野のパワー素子の材料としてGaNやSiCを利用できる。 電力損失を50%以上低減可能 GaNやSiCで作製したパワー素子を利用することで,電力損失が小さくなるのは,オン(導通)時の損失とスイッチング損失を低減できるためである。例えば,インバータは,パワー素子にダイオードとトランジスタを利用する。このダイオードをSi製からSiC製に置き換えるだけで,インバータにおける電力損失を15~30%ほど低減できるとされる。さらにトランジスタもSi製からSiC製に置き換えれば,電力損失は半分以下に低減できるという。電力損失が低減した分,発熱量が減るので,電力変換器の小型化が可能になる。
181:次世代パワー半導体の最新市場動向 | SiC | 半導体のローム ROHM
186:>>180>>181なるほど。どうもありがとうございました。
189:>>181 これ見てると日本の半導体もいけるじゃん。
241:地球の裏側 :2012/04/01(日) パワー回路は専門じゃないけど、電気小僧としての目で見ると・・・ 現在、無数に使われている電源回路ってのは、それぞれ効率と損失を抱えているわけで、ほとんど全てに使われているSi半導体をSiC(シリコンカーバイト)半導体に置き換えれば、その損失を低減でき、また効率も改善されるから、全体としての電力消費が低減できる、すなわち、現在の原発が稼働出来ない事による電力危機を回避できる、って言ってるわけですな。 説明にはご丁寧に太陽電池に使うインバーターを載せてたりしてますががが・・・ 電源回路、電源装置ってーもんの使われ方をきっちり分析すれば、プロパガンダの域を出ないですな。確かにSiCとかGaNとかって電子移動が早く、大量に発生する半導体では効率や損失が小さくなりますが、それでトランジスタ(IGBT)を作って、電源を構成しても、置き換えが起きなきゃ意味が無い訳で、鉄道や電源装置を単体で使う処は出来るでしょうし、それが企業収益にも関連するとなれば投資としても筋が良い。しかし、電力消費の大半を占める家電製品などで、それが可能なのか、って言えば、最低でも10年単位で見る必要があるわけで、明日の危機である原発再稼働問題に資する処はどこにもない。そういうことです。 ただし、半導体技術としては、かなり画期的で、ロームよりも富士通がGaNでHMETを作るって話は大変期待できます。これは大気圏外太陽光発電の基礎になる技術かも知れません。現在、大電力マイクロ波の発生には真空管(マグネトロン)に頼っている状況で、大電力尖頭値を扱える半導体が出来ればかなり画期的進歩になります。SiCもかなり高周波的には筋が良いので、10GHz程度を扱える素子が製作可能ならば、面白い事になるかも知れません。ただ、10年後だろうとは思いますが・・・
242:>>241 そんな代物の開発が進んでたんだ・・・ 民主党のことだから潰しに来てると思うが・・・
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