書籍

第1部　 筑波大学　 数理物質系　教授　 岩室　憲幸　氏
第2部　 九州大学　 大学院システム情報科学研究院　 寺島　知秀　氏
第3部　 大阪大学大学院　 工学研究科　SiC応用技術共同研究講座　招聘教授 ／ ネクスファイ・テクノロジー株式会社　代表取締役社長　 中村　孝　氏

 【第1講】
5G・次世代自動車に対応するSiC/GaNパワーデバイスの 技術動向と課題

【講師】
筑波大学　数理物質系　教授　岩室　憲幸　氏

【主旨】
　2023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年代には世界主要各国がガソリン車の新車販売を禁止するなど、xEVは、もはや大きな潮流となった感がある。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デバイスの普及が徐々にではあるが浸透し始めてきた。しかしながら現状では、シリコンパワーデバイスがxEV用途の主役に君臨しており、今後しばらくはシリコンパワーデバイスの時代が続くともいわれている。これはとりもなおさず、SiC/GaNデバイスの性能、信頼性、さらには価格が市場の要求に十分応えられていないことによる。最強のライバルであるシリコンMOSFET, 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。　

【プログラム】
1．パワーエレクトロニクス・パワー半導体デバイスとは？
　1-1　パワエレ&パワーデバイスの仕事
　1-2　パワーデバイスの種類と基本構造。なぜMOSFET・IGBTがパワーデバイスの主役なのか
　1-3　パワーデバイスを使うお客様は何を望んでいるのか
2．最強のライバルであるシリコンMOSFET・IGBTの進展と課題
　2-1　パワーデバイス市場の現在と10年後
　2-2   MOSFET・IGBT特性改善を支える技術
　2-3　次世代IGBTを支える三つの技術
3．SiCパワーデバイスの現状と課題
　3-1　なぜSiCがワイドバンドギャップ半導体のトップランナになれたのか？
　3-2　SiCのSiに対する利点
　3-3　SiC-MOSFET拡販のための4つの課題
　3-4　SiC-MOSFETのコストダウン実現のための技術は？
　3-5　最新SiC-MOSFET技術
4．GaNパワーデバイスの現状と課題　
　4-1　GaNデバイス構造は横型が主流。
　4-2　GaN-HEMTの特徴と課題
　4-3　GaN-HEMTのノーマリ-オフ化
　4-4　縦型GaNデバイスの最新動向
5．高温対応実装技術
　5-1　高温動作ができると何がいいのか
　5-2　SiC-MOSFETモジュール用パッケージ
　5-3　ますます重要度を増すSiC-MOSFETモジュール開発

【キーワード】
xEV向けパワー半導体、シリコンMOSFET、シリコンIGBT、SiC/GaNパワーデバイス、実装技術

【PRポイント】
自動車電動化（xEV化）の進展に向けた最新パワー半導体ならびに実装技術を、具体例を示しながら紹介し、今後シリコンならにSiCパワー半導体技術開発の動向を詳細に解説する。

【習得できる知識】
パワー半導体デバイスならびに実装技術全体の最新技術動向。シリコンパワー半導体デバイスの強み、SiC/GaNパワー半導体デバイスの特徴と課題。シリコン、SiC/GaNパワー半導体デバイス特有の設計、プロセス技術、など。

【第2講】
パワーデバイスの基本動作、及び SiC/GaNパワーデバイスの大きな可能性

【講師】
九州大学　大学院システム情報科学研究院　寺島　知秀　氏

【主旨】
　半導体技術はSDGsを規範とした世界的な技術開発に加えて、各国の国力の要としての重要性が急速に再認識されています。このなかでパワー半導体という電力を扱う半導体技術は日本が市場での強さを保持し続けており、この技術による高効率な再生可能エネルギー生成、そして生成した電気エネルギーの高効率利用は全ての次世代技術の基盤となるもので、その予兆はすでに急拡大が始まったEVにも表れています。本テキストでは、パワーデバイスの使用目的、動作、歴史的発展、そして現在活発に進められているSiC/GaNデバイス開発状況を網羅しており、パワー半導体とはどのようなものであるか？について一通りの理解が得られるように構成しています。

【プログラム】
1.パワー半導体の用途
2.パワー半導体の基本動作
3.パワー半導体の発展と課題
4.パワー半導体の構造とその特長
5.パワー半導体の性能限界
6.SiCパワーデバイスの構造とその特徴
7.GaNパワーデバイスの構造とその特徴
8.パワー半導体と用途の関係（現行/次世代）

【キーワード】
パワーデバイス、パワーMOSFET、IGBT、SiC-MOSFET、GaN-HEMT

【ポイント】
シリコンパワー半導体、SICパワー半導体とこれらを駆動するためのICプロセス開発、そしてこれらをパッケージして商品として仕上げる領域、これらすべてに実務として関わってきましたので、この経験を踏まえ、パワー半導体の技術、製品開発の実態にせまる話にフォーカス致します。

【習得できる知識】
・パワーデバイスの基本的動作とその理由
・パワーデバイスにおける性能改善の方向性
・今注目されている化合物系パワー半導体とは何か？なぜ性能が良いのか？
・化合物系パワー半導体がこれから普及しているアプリケーション

【第3講】
SiCパワーデバイスの超高電圧用途への応用

【講師】
大阪大学大学院　工学研究科　SiC応用技術共同研究講座　招聘教授 ／ ネクスファイ・テクノロジー株式会社　代表取締役社長　中村　孝　氏

【主旨】
　SiCパワーデバイスの優れた特性を利用することにより、超高電圧機器のこれまでなかった高速動作を可能にする手法を提案し実証を行った。これにより、これまでの半導体では成し得なかった分野への半導体応用が期待できる。

【キーワード】
高電圧スイッチモジュール、高電圧直流電源

【ポイント】
SiCパワーデバイスの特性を最大限活かすことで、これまで半導体では実現が難しかった超高電圧機器への応用が実現。

【習得できる知識】
SiCパワーデバイスの直列接続特性
高電圧機器の発展状況
SiCによる半導体応用の広がり