1980年代日本は半導体で世界に圧倒的な存在感を示していました。
技術として1989年の半導体メーカーは売上高ランキングでは、トップ10社中6社が日本企業でした。
しかもトップ3はNEC、東芝、日立製作所とアメリカやヨーロッパデーを抑え日本は世界のトップに君臨したのです半導体のシェア53%は日本癌切り
世界を驚愕させていましたまさに世界をリードした
日の丸半導体それでは今の市場ははどうなっているのでしょうか。
こちらは2019年の半導体メーカーは売上高ランキングです。
なんと30年後の現代半導体メーカーは売上高ランキングではトップ10社中日本企業は1社しかランクインしていません
さらに日本の半導体の世界シェアは7%にまで落ち込んでいます
今やすっかり世界で存在感をなくしてしまった
日の丸半導体ですがパワー半導体ではまだまだ世界に影響を与えています
ではパワー半導体とはどういったものなのでしょうか
ものパワー半導体まあ支持される理由はどこにあるのでしょうか
今回は日本のパワー半導体について迫ってみましょう
パワー半導体とは
半導体とはその名の通り電気を通しやすい導体の性質と電気を通しにくいぜ全体の性質を併せ持つものです
どちらの性質を発揮するかは電気の状態により異なります。
このような半導体のうち高い電圧や大きな電流を扱うことができるものをパワー半導体と言います。
半導体というと cpu やLSIといった演算や記録もたらすするものを思い浮かべる方が多いのではないでしょうか
しかしパワー半導体の主な役割は一般的な半導体とは異なります
全力や電圧周波数の変換や cpu や lsi を動かすといった電力の抑制や供給を行うものです。
通常の半導体の場合大きな電流電圧を扱うと高温になって故障してしまいますが
パワー半導体は熱をうまく外に逃がすよう構造に工夫がなされているためより大きな電流制圧を扱うことができるのです
またパワー半導体を使うことにより電化製品の省エネ効果が高まります
最近地球温暖化などになり二酸化炭素の削減は重要な項目です。
そのため電化製品などの省エネ志向はますますぜかなりパワー半導体の需要も年々増加しているといいます
何に使われる
ではこのパワー半導体は具体的にどのようなものに使われているのでしょうか。
先ほど省エネ効果が期待できると述べましたが、これはパワー半導体大電力をコントロールする機能によります。
これをインバータと呼びます。
エアコンなどにもよく使われているのですいいたことがある方も多いのではないでしょうか
インバータ機能によりモーターの回転速度などを自由に変化させることができるだね
省エネに繋がるのですちなみにインバータを搭載したエアコンは搭載していないもの
よりもおよそ30%ほど消費電力を削減できるのだそうです
また近年では携帯電話など電力の小さな場所で使用するパワー半導体
モスフィットの開発も進んでいます
このパワー半導体のメリットには応答速度が速いことなどが練られます
なお電力が大きいところで使われる新たなパワー半導体の開発も盛んに行われています。
パワー半導体は電気自動車にも使われており電気自動車の開発にパワー半導体の発展がかかせなかったそうです
現在の世界シェア
かつて日本は安藤対応国として世界に名を轟かせていました。
しかし現在はアメリカや韓国の企業に干され日本の半導体分野での世界シェアは大幅に現象してしまいました。
1990年の日本は安藤体全体の世界シェアの約半分を占めていたのですが、2017年にはなんと7%にまで低下してしまったのです。
そんな中パワー半導体の分野だてみると日本企業の健闘が見られます
世界シェアのトップはドイツの企業で26%ほどを占めています
そんな中日本の企業は際に三菱電機要因東芝6位に富士電機が名を連ねておりこれら3社を合計するとシェアは20%と
なり国としてみると同一に次ぐ順位となります。
またパワー半導体の地域別シェアをみると欧米系企業が57%と圧倒的ですが、
それに対し日経が33%と健闘しており中国などその他のアジア圏は10%ほどにとどまっています。
パワー半導体はアジアの中では日本が圧倒的な強さを誇っているようですね
なお上位を占める日本の企業は今後車用の需要拡大を見込んでさらなる増産の準備をしています
パワー半導体の需要
日本が頑張るパワー半導体市場ですが今後も成長が見込まれています
2017年に177.5億ドルだった世界市場は2025年には299.2億ドルまで拡大すると予測されているのです。
これは最近の省エネ志向の高まりや電気自動車などの開発が盛んになっていることが関係しています
ではなぜパワー半導体の分野で日本企業が活躍できるのでしょうか
それはパワー半導体の製造には高度な技術が必要となるためです
顧客のニーズに合わせて行う必要がありたくさんの種類を秤量ずつ生産するニッチのものとなります
そのため技術があまり必要ない量産型のメモリーのように振興国が手がけることは難しいのです。
また高い技術を持つ日本ではお客の高い水準の要求にも耐えることができます
どういった事から日本はパワー半導体の分野で存在感を示しているのです
パワー半導体の課題
ただパワー半導体には課題もあります
現在日本で開発が進められているものに次世代パワー半導体との呼び声の高い
炭化ケイ素や実家が琉舞を使ったパワー半導体があります
現在一般的なパワー半導体の材料はシリコンです。
しかしシリコン製のパワー半導体はこれ以上性能を高めることが難しいそう
そこで次世代パワー半導体として期待されているのが
sic 炭化ケイ素や、 gan窒化ガリウムを材料とするパワー半導体です。
これらを使ったパワー半導体は電力損失が大幅にカットされる
高温での動作が可能となるため冷却装置を小型化できるなどのメリットがあり
デバイスのをさらなる小型化が可能となります。
現在 sic を使ったものは少しずつ普及しており将来的には自動車分野での利用も視野に入れています
しかし実際にはこれらの市場規模はなかなか拡大しないのが現状です。
その理由としてウエハの加工が難しくコストが高い点が挙げられます。
例えば一般的なシリコン派の場合6インチが1枚3000円程度ですが、
sic ウエハは12万円 gan ウエハは120万円以上をするというのです
この課題が解決しない限り次世代パワー半導体の技術はなかなか広まらないかもしれませんね
日本が開発中の次世代パワー半導体
そんな中日本の企業デンソーは京都大学発のベンチャー企業
プロスフィアとともに次世代パワー半導体の研究に着手しました
そういったものかというと酸化ガリウムを利用した車に搭載するパワーデバイスです
山家具流のもまた次世代パワー半導体として注目を集める素材の一つです
単価がリュームでつくるパワー半導体は sic や ganと同等の性能の高さを誇り
したもより安価に作ることができる可能性があるといいます。
このパワー半導体が実用化されると一気にその勢力図が入れ替わることも考えられます
日本は韓国や中国など諸外国に価格競争ではなかなか勝てませんが
技術力や研究開発力ではまだまだ負けていないようですね。
半導体分野の世界性を見るとそのことがよくわかりますね
日本が今後も世界で存在感を示せずには日本がこれまで培ってきた技術力や研究開発力を駆使するほかないでしょう。
皆さんは日本はこれがすごいぞという技術や研究は何だと思いますか。
