自動車がエンジン駆動の内燃機関車（ICE）からモーター駆動の電動車（xEV）にシフトするという大変革期に突入し、車両を動かす駆動の主役が機電一体型のeAxle（当初はモーター、インバーター、減速機の三位一体）に変わるという大きなゲームチェンジが到来した。このトレンドを踏まえ、2020年からeAxleに着眼して、時に電子デバイス産業新聞本紙で連載企画を展開するなどしながら、最新動向をウォッチングしてきた。

　その中で、半導体という側面からは、トラクションインバーター向けのパワー半導体を巡り、様々な技術革新が繰り広げられ、シリコン（Si） IGBTからSiC-MOSFETへのシフト動向、ウエハー調達を含めた安定供給体制の確立など、パワー半導体は常にその中心にあった。そのため、取材活動を通じて把握できた範囲で、SiCパワー半導体、GaNパワー半導体、各社の投資動向などをeAxle用パワー半導体の側面から整理してきた。

　一方、今年に入り自動車という用途に限らず、「パワー半導体」を主役に据え、真正面から国内外主要半導体メーカー各社に最新動向、今後のパワー半導体戦略などを取材させていただく機会を得た。連載も佳境に入ってきたことを機に、各社の製品展開や注力軸はSi、SiC、GaNのどこにあるのか、ということを自分なりに整理してみて、23年に自身が同様に整理してみた内容と比べて、SiC、GaNを巡る各社動向が、ここ3年ほどで大きく変化していることに気が付いた。今回はこの観点に焦点を当てて検証してみたい。

3年前はSiCウエハーの安定調達が話題の中心

　3年前と最も大きく変わったのは、GaNパワー半導体を巡る動向だ。3年前までは、xEVの伸長に伴い、eAxle用インバーター向けSiC-MOSFETの生産に向けて、いかにSiCウエハーを安定調達するかということが話題の中心だった。

　3年前に自身が整理した情報をみても、インフィニオンはレゾナック、米ウルフスピード、米コヒレント（旧ツー・シックス）など6社からSiCウエハーを調達。STマイクロエレクトロニクスはスウェーデンのノーステルの買収（2019年）でSiCウエハーから内製の体制を構築、ただしウルフスピードやサイクリスタル（現ローム）などからの調達分もあり。オンセミは21年11月にSiC結晶成長を手がける米GT Advanced Technologiesを買収し、SiCウエハーの内製化・自社供給能力を強化した。ロームは09年にサイクリスタル買収でSiCウエハー内製体制を確立。三菱電機はコヒレントと8インチSiCウエハーの共同開発を発表した。そしてルネサス エレクトロニクスは、ウルフスピードから10年間のSiCウエハー供給契約締結とある。一方のGaNパワー半導体については、23年3月にGaN Systemsを買収したインフィニオンの情報など一部に限られていた。

横型GaNを巡り各社強化策へ

　そして3年の歳月が流れた26年、まず一番の変化はルネサス エレクトロニクスであり、EV低迷を発端とするSiC市場環境の悪化、SiCウエハー調達先のウルフスピードの経営破綻などを受けて、SiCおよびSi-IGBTともに開発を中止。一方で、GaNパワー半導体では、24年6月に米トランスフォームを買収し、Si-MOSFETとともにAIサーバーや汎用サーバー向けのデジタルパワーとして、パワー半導体での製品展開を強化していく方向性を打ち出している。さらに25年初めには米Polar Semiconductorと27年から200mmウエハーでGaN on Siデバイスを製造する計画で合意。米国内における製造拠点も確保している。26年2月には米EPCと低電圧eGaN（エンハンスメント・モード窒化ガリウム）で包括的ライセンス契約を締結。低～高耐圧まで幅広いGaNパワー半導体展開が可能な体制を構築している。

　STマイクロエレクトロニクスとオンセミもGaNパワー半導体強化に動いている。STマイクロエレクトロニクスは、25年4月に中国イノサイエンスとGaN技術の開発・製造で協業。イノサイエンスの中国工場をファンドリーとして活用しながら、ST基準のGaN製品群を展開。一方で、STとしてのGaNパワー半導体の生産体制を構築すべく、伊カターニャにGaN生産体制を整備中であり、27年までには生産を開始する予定としている。顧客の意向にあわせて、中国国内外に柔軟に供給できる体制を見据えているものとみられる。

　オンセミも25年12月初旬に中国イノサイエンスと200mm GaN on Siプロセスを活用して、GaNパワーデバイスの生産拡大を検討する覚書（MOU）を締結。25年12月には米GlobalFoundriesとも新たな協業契約を締結。200mmで650V以上の次世代GaN製品でインテリジェントパワー分野におけるリーダーシップを拡大する計画だ。

　また、各社GaNパワー半導体製品の生産委託先となっていたTSMCが、27年半ばまでにGaNファンドリー事業から撤退を表明するという想定外の事態も生じた。こうした流れを受け、ロームは自社の浜松工場での内製化を視野に、26～27年には生産ライン立ち上げを計画している。

　サンケン電気も25年度にエピタキシャル技術を含めてGaN技術に長けたパウデックを買収。28年度から横型GaN搭載の製品を上市することで業績の貢献を目指している。テキサス・インスツルメンツは米ダラス工場、日本の会津工場において自社内製で横型GaN（GaN HEMT）で80V～650Vまでの製品群を取り揃える。

　こうしたGaNの動きは横型GaN（GaN HEMT）を巡るものであり、AIサーバー／AIデータセンターにおいて、GPU/CPU駆動向けコア電源用やCPU搭載AIアクセラレーター向けなどで今後、100V以上の耐圧帯などでGaN HEMT製品に商機到来の可能性が出てきたことなどが背景にあるものと推測する。



SiCで中国台頭も、新たな商機到来

　また、もう1つの背景として推測されるのは中国勢のSiCにおける急速な台頭だ。日本で中国製SiCパワー半導体製品を取り扱うマルエム商会を通じ、中国のTYSiCが研究開発中の12インチのエピ付きSiCウエハーの実物を目にする機会を得た。中国のSiCパワー半導体は車載グレード並みとの評価も多くなっており、SiCウエハーではSICC、JSG（SuperSiC）、タンケブルー、TYSiCなど、SiCパワーデバイスでもUNT、BYD、三安半導体、Yangzhou Yangjie Electronic Technology（YJET）、Shenzhen Founder Microelectronics International（FMIC）、CR Microなど多くの中国企業の名前が聞かれるようになってきた。SiCパワー半導体の現状における主要用途はxEVであり、このxEV市場の6割が中国EVであることを考えれば、必然的に中国でSiCパワー半導体が急速に成長したことも頷ける。

　ただし、日系パワー半導体老舗大手の東芝デバイス＆ストレージ（D&S）、三菱電機、ミネベアパワーデバイス、富士電機など電鉄・電力、再生可能エネルギー向けパワーコンディショナーなどインフラ関連に強い陣営は、Si-IGBTでの超高耐圧化とともに、高耐圧化に適するとされるSiC-MOSFETでの超高耐圧製品展開・開発にも取り組んでいる。またもちろん、欧米パワー半導体大手各社も、SiCパワー半導体の投資計画をオンタイムで遂行中である。AIデータセンターの送電網は、下流のGPUやCPU周りのみならず、上流側にSST（半導体式変圧器）など電力インフラに長けた日本勢が活躍するフィールドが今後広がってくる。また、SSCB（半導体遮断器）もSiCパワー半導体の有力市場と見据えられている。

　このAIデータセンターを巡る新規パワー半導体需要のトピックは長くなりそうなのでまた別の機会に改めて俯瞰してみるとして、いずれにしても前述のGaNパワー半導体、SiCパワー半導体、そしてSi-IGBT、Si-MOSFETなど、すべてのパワー半導体製品需要が今後、拡大していくことが予想され、電力損失低減、省エネルギー化に向けてパワー半導体の果たす役割はますます高まることになりそうだ。

　ちなみに、パワー半導体を巡るパッケージでの協業もここ1～2年で表面化している。25年9月にはインフィニオンとロームが、SiCパワーデバイスのパッケージに関する協力体制構築で覚書を締結。両社相互供給するセカンドソース体制の構築を目指す動きだ。25年12月には富士電機とティア1サプライヤー大手のロバート・ボッシュも、xEV向けに互換性を持ったSiCパワー半導体モジュールのパッケージ提供に向けた開発に合意するに至った。

　パワー半導体市場における各社戦略や動向、取り巻く環境はたった3年でここまで激変した。この先数年後、今度は縦型GaNや酸化ガリウム、ダイヤモンドなど新たな材料が実用フェーズを迎えたり、新たな参入プレーヤーが登場したり、大合併劇でシェアが劇的に変わったり、はたまた既存プレーヤーが変わらず活躍し続けているのかもしれない。いずれにしても、「電力を無駄なく安全（高電圧・大電流に対する保護・耐久性）に、最高効率で制御・変換する」という、まるで人間で言えば心臓のようなパワー半導体の果たす役割は今後も変わることなく、各社の技術革新によりますますブラッシュアップされながら、いつの時代も省エネルギー化に貢献し続けていく不変の存在であることだけは間違いない。