日本企業、世界のパワー半導体市場で存在感高まる…“すり合わせ”技術、競争力の源泉に

　近時、パワー半導体分野で新しい取り組みを進める日本企業が増えている。広島県にて、三菱電機はパワー半導体の新しい製造拠点の稼働を目指している。東芝も国内での生産能力の増強に取り組む姿勢を鮮明にしている。また、富士電機は中期経営計画のなかでパワー半導体の成長力強化に取り組むことを明記した。さらに、ロームは次世代のパワー半導体市場でのシェア拡大を目指す。

　パワー半導体分野では、日本企業が“すり合わせ”の技術を磨いて競争力を発揮してきた。特に、日本の自動車業界は、パワー半導体の開発に向けた各社の取り組みに無視できない影響を与えた。それぞれのメーカーは、既存分野での技術の向上や新しいパワー半導体関連の部材の実用化などに取り組み、さらなる競争力の強化を目指している。

　コロナショックを境にDX（デジタル・トランスフォーメーション）をはじめ、世界経済の環境変化のスピードは加速している。それに加えて、中長期的に世界のパワー半導体需要は増え、企業間の競争はさらに激化するだろう。そのなかで、日本のパワー半導体関連企業が総合的なモノづくりの力を発揮してより多くのシェアを獲得し、成長を実現することを期待したい。

意外と知られていないパワー半導体の役割

　半導体と聞くと、CPU（中央演算装置）などを思い浮かべることが多い。しかし、パワー半導体は、CPUやメモリとは異なる電子部品の一つだ。

　そもそもパワー半導体は、電力の供給やその流れのコントロールを行う電子部品だ。主な種類に「パワーMOSFET（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）」や「IGBT（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）」がある。トランジスタとは、電子回路にて信号の増幅（小さな信号を大きくすること）や、スイッチング（電気を流したり止めたり）する電子部品のことを言う。

　電源が必要な機器には、パワー半導体が欠かせない。その領域は広く、スマートフォンをはじめとするITデバイスに始まり、LED照明、白物家電、自動車、ロボットなどの産業機器、鉄道、送電網など多岐にわたる。具体的には、各製品や機器のインバータなどの電源回路にパワー半導体が組み込まれる。自動車の場合、ハイブリッドカー（HV）など自動車の電動化が進むにつれて「パワー・コントロール・ユニット（PCU）」の性能向上が走行性能を左右するようになった。PCUにはパワー半導体が組み込まれ、それが車両の性能向上を支える。そう考えると、自動車産業が国内パワー半導体業界に与えた影響は大きい。

　CPU（中央演算装置）やNAND型フラッシュメモリは、比較的小さな電力で効率的に計算やデータを記録・保存する。そのため、回路線幅の微細化と高集積化が進んだ。それに対して、パワー半導体はより多くの電力を管理し、高温への耐性が求められる。つまり、メモリなどの情報通信関連の半導体とパワー半導体の使用目的は異なり、前者はITデバイスなどの“頭脳”に、パワー半導体は“筋肉”に例えられることがある。

　また、パワー半導体の分野では、その部材（材料）としてシリコンに加えて、炭化ケイ素や窒化ガリウムが注目されている。その理由は、電力損失の抑制や、高温への耐性、小型化を目指すためだ。炭化ケイ素や窒化ガリウムを用いたパワー半導体は「次世代パワー半導体」と呼ばれることもある。なお、次世代パワー半導体の生産コストは相対的に高い。

パワー半導体分野における日本企業の存在感

　現在、日本のパワー半導体業界は、世界市場のなかで相応の存在感を示している。日本の企業は、同分野で3割近い世界シェアを維持している。国内最大手は三菱電機であり、それに東芝、富士電機、ルネサスエレクトロニクスが続く。また、ロームも次世代のパワー半導体分野でシェア拡大を目指している。