炭化ケイ素パワー半導体：市場シェア分析、産業動向と統計、成長予測（2024年～2029年）
株式会社グローバルインフォメーション（所在地：神奈川県川崎市、代表者：樋口 荘祐、証券コード：東証スタンダード 4171）は、市場調査レポート「炭化ケイ素パワー半導体：市場シェア分析、産業動向と統計、成長予測（2024年～2029年）」（Mordor Intelligence）の販売を3月14日より開始しました。
炭化ケイ素パワー半導体の市場規模は、2024年に21億8,000万米ドルと推定され、2029年までに67億3,000万米ドルに達すると予測されており、予測期間（2024年～2029年）中に25.24％のCAGRで成長する見込みです。
パンデミックの発生により、世界中の中小企業、大規模産業に経済的混乱が生じました。悲惨さに加えて、（ウイルスの蔓延を最小限に抑えるために）世界中の政府によって課された全国的なロックダウンは、さらに産業が打撃を受け、世界中のサプライチェーンと製造業務に混乱をもたらしました。製造には、生産性を高めるために人々が緊密に接触しながら協力する工場現場での作業が含まれます。
主なハイライト
SiC（炭化ケイ素）はバンドギャップが広いため、高出力アプリケーションに使用されます。 SiCにはさまざまなポリタイプ（多形）が存在しますが、パワーデバイスに最も適しているのは4H-SiCです。材料機能の強化をターゲットとした研究開発活動の増加は、市場の成長に強力な推進力を与えると予想されます。たとえば、米国エネルギー省（DOE）の先端調査プロジェクト AgencyEnergy（ARPA-E）は、革新的なトポロジーと半導体を使用した革新的で信頼性の高い回路の作成（CIRCUITS）プログラムの一環として、21のプロジェクトに3,000万米ドルの資金提供を発表しました。また、SiCパワーエレクトロニクス製造コストの削減を目的としたNREL主導の調査に対する米国エネルギー省による投資などの取り組みは、そのような動向をさらにサポートし、より堅牢なSiCベースのデバイスの範囲を拡大する可能性があります。
電気自動車は自動車業界において、航続可能距離、充電時間、性能の向上など、顧客の期待に応える特定の利点を提供します。ただし、高温でも効率的かつ効果的に動作できるパワーエレクトロニクスデバイスが必要です。したがって、パワーモジュールはワイドバンドギャップSiCテクノロジーを使用して開発されています。
電気自動車は現在、価格が下がり航続距離が長くなっているため、道路で一般的になりつつあります。国際エネルギー機関のレポート「Global EV Outlook 2021」によると、2020年には1,020万台を超える小型電気乗用車が道路を走行しました。さらに、2020年には電気自動車の登録台数が41%増加し、市場に成長機会が生まれました。
半導体では、エネルギー損失を削減し、太陽光や風力エネルギーの電力コンバーターの寿命を延ばすためにSiCも使用されています。たとえば、太陽光発電エネルギーは主に、効率、電力密度、信頼性を高めるために、高電力、低損失、高速スイッチング、および信頼性の高い半導体デバイスを必要とします。したがって、SiCデバイスは、増大するエネルギー需要を満たすための太陽光発電エネルギー要件に対する有望なソリューションを提供します。
クリーンテクノロジーの需要によってもたらされる可能性を活用するために、いくつかの企業がSiCパワー半導体市場に参入しています。たとえば、2021年4月、ニューヨーク州立大学工科大学（SUNY Poly）からスピンオフしたNoMIS Power Groupは、SiCパワー半導体デバイス、モジュール、およびパワー管理製品開発者へのサポートを提供するサービスの設計、製造、販売を計画していると発表しました。
さらに、高周波を使用すると寄生容量や寄生インダクタンスが大きくなりすぎて、SiCベースのパワーデバイスのポテンシャルを最大限に発揮できなくなります。このような点で、SiCを広く使用するには製造設備の更新が必要になる可能性がありますが、現在の開発ペースではそれを達成することはできません。
炭化ケイ素パワー半導体市場動向
自動車産業は大幅な成長を記録すると予想される
自動車のパワートレイン内での炭化ケイ素（SiC）デバイスの使用に関する調査活動が行われています。しかし、最近の進歩により、それは徐々に実現可能な解決策になりつつあります。たとえば、急速充電ソリューションを使用しているTeslaは、現在すでに車両アーキテクチャ内でSiCを使用しています。さらに、現在では電気自動車が一般的になりつつあり、価格は下がり航続距離も伸びています。国際エネルギー機関によると、2021年の世界中のプラグイン電気軽自動車の販売台数は約660万台に達しました。
SiC半導体は、プラグインハイブリッド（PHEV）や完全電気自動車（EV）内で使用される車載充電器やインバーターなどのアプリケーションに最適です。これは、従来のシリコンに比べてエネルギー効率が大幅に高いためです。
また、EVが長距離を走行し、妥当な時間枠内で充電できるようにするには、車両のパワーエレクトロニクスが高温に対応できる必要があります。 SiC半導体は95%以上のエネルギー効率の恩恵を受けます。高出力急速充電器による車両の充電など、電力変換中に熱として失われるエネルギーはわずか5%です。
日本では、東京大学がMitsubishi Electric Corporationと協力して、SiC半導体デバイスの信頼性を向上させています。これに先立ち、Mitsubishi Electricはハイブリッド車向けに設計された新しい超小型SiCインバーターを発表し、2021年頃の量産化を目指しています。
さらに、Delphi TechnologiesとCreeは提携して、CreeのSiC MOSFETと組み合わせた前者のインバータを開発しました。これにより、パワーモジュール全体の温度が大幅に低下すると同時に、より高い出力が可能になり、ハイブリッド自動車や完全電気自動車の長距離走行をサポートできるようになりました。これらのインバータは、競合モデルよりも40%軽量で、30%コンパクトです。
さらに、2021年5月にInfineon Technologiesは、車載アプリケーション向けにCoolSiC MOSFETテクノロジーを搭載した新しいパワーモジュールを発売しました。 Siの代わりにSiCを使用することで、電気自動車のコンバーターの効率が向上します。たとえば、Hyundai Motor Groupは、InfineonのCoolSiCパワーモジュールをベースにしたインバータトラクションの助けにより、Siベースのソリューションと比較してこのSiCソリューションの損失が少ないことから効率が向上し、車両の航続距離を5%以上延ばすことができたと報告しています。
さらに、2021年3月、イギリス研究技術革新機構主導の産業戦略チャレンジ基金の一環として、英国政府はスウォンジー大学に、炭化ケイ素（SiC）パワー半導体デバイスの製造と輸送、家庭、産業のより効率的なパワーエレクトロニクスを創出し、国家のネットゼロの野望の達成を支援すつために480万ポンドの資金を与えました。
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