特集 次世代パワー半導体「GaN」「SiC」とは?サンケンと次世代パワー半導体

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Part 2. SiC・GaNデバイスの採用が期待される用途

SiCデバイスやGaNデバイスの特性を生かし、効果的に使うことで、機器の大幅な小型化や高効率化の実現が期待できる用途が数多くあります。
ここではそのなかの9つの用途をご紹介します。

SiCやGaNなどの化合物半導体は、これまで実現が難しかった電気機器の小型化や省エネ性能の向上など、私たちの生活の新たな可能性を広げています。

次世代デバイスの採用用途をご紹介 1. データセンタ
データセンタ
高効率で小型のサーバ電源の実現にはSiCショットキダイオードやGaN FETが有効です。
また、大規模データセンタでは、交流・直流の変換回数を減らすことで配電効率を高められるため、高圧直流給電の採用が増えています。ここで用いられる電源には高圧で効率の高いものが求められますので、SiC素子が有用です。
2. AV機器
 AV機器
薄型で大型の高精細TV (HDTV)には高効率な数100Wクラスの電源が必要であり、600V耐圧の低損失SiCショットキダイオードやGaN FETの採用が見込まれます。
3. 産業機器
産業機器
産業機器においては、高トルクを発生させたり、高精度加工を施す加工機の電源に、高圧で高速なSiC素子が求められています。
4. 再生可能エネルギー
再生可能エネルギー
環境への負荷が少ない太陽光や風力などの自然エネルギーは、原発や化石燃料に替わるエネルギーとしてますます注目されており、高圧・大電力対応可能で高効率なSiCデバイスの需要が高まっています。
5. HEMS
HEMS
近年、分散電源システムの検討が進んでおり、一戸建てや集合住宅を想定した電力マネジメントシステムの導入が始まろうとしています。この分野においても高効率で小型な電源向けにSiCデバイスが用いられると考えられます。
6. 白物家電
白物家電
白物家電とは、エアコン・洗濯機・冷蔵庫などの家電を指します。これらに用いられるモータ駆動回路の効率を上げるため世界的にインバータ化が進んでいますが、さらなる効率向上のために、低損失なSiCデバイスの適用が期待されます。
ここにおいては、SiC素子が現在は未だ高価であることが導入の足かせとなっているため、低価格化を進めることが普及のポイントです。
7. LED照明・有機EL照明
LED照明・有機EL照明
蛍光灯などに比べ高効率で長寿命なLED照明は近年急速に普及しました。今後はさらなる高効率化のため、SiCショットキダイオードやGaN FETの採用が検討されています。
さらに、インテリア照明などで人気の高い面発光の有機EL照明では、電源も非常に薄くすることが求められており、極薄電源の実現にはGaN素子が効果的であると考えられます。
8. USB-PD (USB Power Delivery)
USB-PD
USB-PD (USB Power Delivery)は、USBケーブルを用いてデバイスを充電するための給電規格の一つで、最大100Wの受給電が可能です。
USB-PDの電源には、急速充電ができること、スマートフォンやノートパソコンなど多様な機器に接続できるように複数の電圧を供給できること、持ち運びや狭小スペースへの埋め込みのために小型であること、などの要求があります。
これらの要求を実現するために、高耐圧素子でありながら効率を維持したままMHzのスイッチング動作が可能なGaN FETが効果的です。高周波数化により、電源回路内に用いられるインダクタなどの受動素子を大幅に小型化することができます。
9. 電気自動車(EV)と、急速充電・非接触給電
EV、急速充電、非接触給電
地球環境保全の観点から、電気自動車(EV)の早期普及が望まれており、この分野でもSiCデバイスの活躍が期待されています。
EVの電費向上のためには、車体の軽量化が必須です。インバータ装置などに使用されるシリコンデバイスを損失の少ないSiCデバイスに置き換えることで、高効率で軽量なインバータ装置を実現し、EVの航続距離の延長、あるいはバッテリ積載量の削減が可能です。
また、EV向けの急速充電器や、非接触給電にも高耐圧で高周波動作が可能なSiCデバイスが最適です。


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次のページへPart 3. SiC・GaNデバイスにおけるサンケン電気の強み
         次のページではSiC・GaNデバイスそれぞれにおけるサンケン電気の強みをご紹介します。



Part 1. 次世代パワー半導体 GaN・SiCとは?
   ■SiC・GaNの素子特性
   ■SiC・GaNデバイスの適用範囲

Part 2. SiC・GaNデバイスの採用が期待される用途
   ■SiC・GaNデバイスの採用が期待される9つの用途

Part 3. SiC・GaNデバイスにおけるサンケン電気の強み
   ■2002年からGaNデバイス、2009年からSiCデバイスの半導体開発に従事
   ■SiC・GaNそれぞれにおけるサンケン電気の強み

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