世界初！“フルSiC”パワーモジュールを量産開始※1【ローム】

2012年3月22日

スイッチング損失を85%低減し、産業機器等の電力損失を大幅に削減

要旨

半導体メーカーのローム㈱（本社：京都市）は、内蔵するパワー半導体素子を全てSiC（シリコンカーバイド：炭化ケイ素）で構成した“フルSiC”パワーモジュール（定格1200V/100A）の量産を開始します。
産業機器や太陽電池などで電力変換を担うインバータ、コンバータに組み込むことで、一般的なSi（シリコン）製のIGBTモジュールに比べて、下記のような優位点があり、世界のエネルギーや資源など地球環境問題にも大きく貢献します。
● スイッチング損失を85%以上低減。
● 従来の400AクラスのSi-IGBTモジュールを置き換えた場合、体積を約50%削減
● 低損失なため熱の発生が少なく、冷却装置も小さくすることができるので、機器全体の小型化が可能
本製品は、ローム本社工場（京都市）で3月下旬から量産・出荷する予定です。

背景

近年、産業機器や太陽電池、電気自動車、鉄道などパワーエレクトロニクスの分野では、Siデバイスよりも電力変換時の損失が少なく、材料物性に優れたSiCデバイス/モジュールの実用化が切望されています。
従来のSi半導体を全てSiCに置き換えた場合の省エネ効果は日本国内だけで原発4基分_※2に相当するとの試算も出ており、各社、研究開発を強化しています。こうした中、ロームでは、2010年に世界に先駆けてSiC-SBDやSiC-MOSFETといったSiCデバイスの量産に成功、業界をリードしてまいりました。
一方、搭載されるパワーデバイスを全てSiからSiCに変えた“フルSiC”パワーモジュールにおいては、長年世界中のメーカーで試作が進められてきましたが、信頼性の面で課題が多く、量産化には至っていませんでした。

新製品の詳細

今回、ロームでは、独自の欠陥抑制技術やスクリーニング法を開発することで信頼性を確保。また、SiC特有の1700℃に及ぶ高温プロセスでの特性劣化を抑制する技術などを開発し、世界初の“フルSiC”パワーモジュールの量産体制を確立しました。
最先端のSiC-SBDとSiC－MOSFETのペアを2素子搭載し、従来のSi-IGBTモジュールに比べて電力変換時の損失を85%以上低減することができます。また、IGBTモジュールに比べ10倍以上となる100kHz以上の高周波動作を実現。定格電流は100Aですが、高速スイッチングと低損失化により、定格電流200～400AのSi-IGBTモジュールを置き換えることが可能です。
さらに設計及びプロセスの改善により、放熱性の良いモジュール開発にも成功。従来の400AクラスのSi-IGBTモジュールを置き換えた場合、体積を約50%削減することができます。低損失なため熱の発生が少なく、外付けの冷却装置も小さくすることができるので、機器全体の小型化にも大きく貢献します。

ロームでは、SiCをはじめとしたパワーデバイス事業を成長戦略の一つと位置付けており、今後もさらなる高耐圧化、大電流化を実現したSiCデバイス/モジュールのラインアップを強化するとともに、SiC トレンチMOSFET やSiC -IPM（インテリジェント・パワー・モジュール）など、SiC 関連製品のラインアップ拡充、量産化を進めてまいります。