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日経エレクトロニクスセミナー

パワー半導体フォーラム2013

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電力消費の削減や環境負荷の低減が求められる中、省エネの切り札として期待されている「パワー半導体」。サーバーやパソコンなどのIT機器、エアコンを始めとする白物家電、太陽光発電システムで利用するパワー・コンディショナー、ハイブリッド車といった電動車両、鉄道や送電システムなど、その応用先は多岐に渡ります。

パワー半導体は用途を広げつつ、それに合わせて性能も向上し続けています。また、現行材料のSiでは実現できない大幅な効率向上や小型化を見込める次世代材料のSiCやGaNを用いたパワー素子の研究開発が活発化しています。

SiCダイオードは提供メーカー数が増加して価格も下がり、以前よりも入手しやすくなりました。このため、パワー・コンディショナーやエアコン、産業機器向け汎用インバータ装置、鉄道車両向けインバータ装置などでの採用が増えています。SiC MOSFETも製品化され、フルSiCのパワー・モジュールも製品化されています。

一方、GaNパワー素子は、2013年に入って、GaNパワー・トランジスタを提供する企業が急増しました。GaNパワー素子については、中国や台湾、韓国といったアジア企業も研究開発を加速させており、将来、厳しい製品化競争が起きそうです。

日経エレクトロニクスでは、現行のSi製パワー半導体の状況を踏まえつつ、GaNやSiCを使ったパワー半導体の技術開発動向の他、応用事例や市場動向などを解説します。

概要

日時:2013年11月25日(月)~26日(火)
10:00~17:00(開場09:30)予定
会場:UDXギャラリー(東京・秋葉原)
主催:日経エレクトロニクス

テキスト代(税込み)

  • 6,300円


  • ※ 当日配布したテキストを特別頒布します。

    ※ 在庫冊数に限りがありますので、お早めにお申し込みください。

    ※ テキスト冊子は、A4横サイズ1ページに4コマ掲載のモノクロ両面印刷です。

    ※ この商品の返品はお受けできません。

プログラム詳細

1日目 ― 11月25日(月)

10:00 - 10:55

パワー半導体市場動向

IHSグローバル
Electronics & Media 日本オフィス代表 主席アナリスト/ジャパンリサーチ

南川 明 氏

資料41枚

急拡大する世界の中間所得者層が、大量のエレクトロニクス機器を消費している。中国やインドでは既に電力不足が問題となり、政府はエコ技術の導入を計画している。パワー半導体は、電力削減効果を目的として進化してきたが、今後はSiCやGaNの採用に伴ってさらなる省電力社会実現のキーデバイスとして注目される。日本のエコ技術を世界に発信することが、今後の日系エレクトロニクスメーカーにとっての重要な戦略になることは間違いない。ここでは、2025年までの電子機器展望からパワー半導体の重要性を分析する。

11:00 - 11:55

進化するパワーデバイス

三菱電機
半導体・デバイス事業本部 役員技監(フェロー)

Gourab Majumdar 氏

資料43枚

パワーデバイスは様々な応用システムの需要に対応して大きな発展を遂げており、中でもIGBTモジュールやIPMの技術革新は目覚しい。 これらパワーデバイスは、超大容量領域を含め、様々なパワーエレクトロニクス装置に応用され、システムの性能や信頼性向上、電力損失の大幅な低減や省エネ化・電力変換効率の向上に大きく寄与している。今後、持続的な発展を実現するには、パワーチップや構造技術の更なる革新が不可欠である。チップ技術においては、ポスト・シリコン材料の適用も含め、様々なデバイス・ソリューションやプロセス技術の研究開発が続けられている。 我々もパワーデバイスのチップ技術や構造・機能集積化技術など様々な領域において最先端ソリューションの研究開発や実用化に継続して取り組んでいる。加えて、次世代材料として大幅な電力損失低減、装置の小型・高性能化が見込まれるSiCパワーデバイスの実用化に向けた研究開発も行っている。講演では、シリコンIGBTやIPMの現状や今後の動向に加えて、SiCパワーデバイスの研究成果や今後の可能性について述べる。

昼休憩 (11:55 - 13:00)

13:00 - 13:55

鉄道車両における、パワーエレクトロニクスと新パワー半導体への期待

鉄道総合技術研究所
車両制御技術研究部 部長

小笠 正道 氏

資料44枚

電気鉄道では、600~6000V級の半導体スイッチを用いた主回路を構成している。回路方式に応じて、半導体デバイスの仕様が異なる一方で、実現可能な半導体に合わせて、回路方式が決まる側面もある。鉄道車両におけるパワーエレクトロニクス技術と実適用の動向、パワー半導体への要求仕様や新パワー半導体への期待事項について概括する。

14:00 - 14:45

IRパワーデバイスの開発と方向性
~低耐圧から高耐圧まで、パワーデバイスの性能は新材料とモジュール技術がカギを握る~

インターナショナル・レクティファイアー・ジャパン
技術部 FAE

藤原 エミリオ 氏

資料42枚

我々は、ディスクリートのパワー素子において、高耐圧用途でIGBTを、低耐圧用途でパワーMOSFETを手掛けている。IR社の製品を例に、IGBTとMOSFETの技術開発の進展を紹介し、GaNパワー素子を例に次世代材料のインパクトを解説する。IGBTやMOSFETの進化には、デバイス単体だけでなく、パッケージ技術の改善も不可欠である。特に、ゲート駆動ICまでを同一パッケージに収めるモジュール化(集積化)が、低耐圧から高耐圧のあらゆる領域で重要になる。低耐圧用途において、12mm角のQFPパッケージに3相分のインバータ回路と駆動ICを収めた超小型モジュール品「μIPM」を既に実用化している。μIPMをはじめとする各種モジュール製品を例に、モジュール化の方向性を示したい。この他、ゲート駆動ICもアプリケーションごとに性能向上が続いており、その最新状況も紹介する。

休憩 (14:45 - 15:05)

15:05 - 16:00

デンソーにおける、SiC開発の取り組み
~車載にむけたウエハー開発~

デンソー
基礎研究所 機能材料研究部長

恩田 正一氏

資料50枚

電子物性が優れるシリコンカーバイド(SiC)が世界的に注目され、本格的な実用期を迎えようとしている。φ6インチウエハーが実現され、100A級トランジスタ、10kV級ダイオードも試作に成功した今、各研究機関においては現実的な開発が進み、今まさにSiC技術が重要な局面にある。自動車分野でも、SiCへの期待は大きく、将来のHV、EV、FCの発展に不可欠な技術として開発を進めている。ここでは、主にSiCデバイス実用化の最大の鍵であるウエハー作製技術について述べる。車載用として高品質なφ6インチSiCウエハーの作製技術と将来の低価格ウエハー技術の取り組み、およびデバイスの信頼性を述べる。

16:05 - 17:00

データセンターにおける、次世代高電圧直流給電システムへのSiCパワーデバイス応用

産業技術総合研究所
先進パワーエレクトロニクス研究センター SiCパワーデバイスチーム チーム長

田中 保宣 氏

千葉大学大学院
工学研究科 教授

佐藤 之彦 氏

資料50枚

データセンターの消費電力は大幅に増加しており、システム全体の抜本的な省エネ化が求められている。中でも、高電圧直流給電システム(HVDC)は、受電から負荷に至る間の電力変換段数を減らすことで電力損失を大幅に減らせる上に、直流バス電圧として400V前後の高電圧活用で電力配線径が縮小可能となり、銅配線使用量の大幅削減という優れた特徴を有している。次世代型HVDCシステムでは、高電圧直流電流を安全に遮断でき、かつ小型の電流遮断器の実現も大きな課題となっている。超低オン抵抗というSiC半導体スイッチの優れた特性を生かした半導体電流遮断器の開発について、産学官連携で進めてきた取り組みを紹介する。

2日目 ― 11月26日(火)

10:00 - 10:55

太陽光発電用パワー・コンディショナーへのパワー半導体適用技術

東芝三菱電機産業システム
パワーエレクトロニクス事業部 技監

安保 達明 氏

資料43枚

太陽光発電用パワー・コンディショナー(PCS)へのパワー半導体の適用状況を説明する。PCSに求められる基本的な機能・性能、パワー半導体で構成される変換装置の動作から、PCS分野で今後求められるパワー素子の要件、次世代パワー素子を適用した際の効果などについて解説する。

11:00 - 11:55

富士電機のパワー半導体開発戦略

富士電機
電子デバイス事業本部 開発統括部長 兼 同技術開発本部 電子デバイス研究所長

藤平 龍彦 氏

資料56枚

パワーエレクトロニクスとパワー半導体は再生可能エネルギーの拡大、化石燃料エネルギーの利用効率向上、電気エネルギーの利用効率向上を推進し、低炭素社会を実現するための核となる技術であり、その研究開発に力を入れている。現在の主力デバイスであるIGBTとスーパージャンクションMOSFET、6インチウエハの登場によって本格的な実用化が始まりつつあるSiCデバイス、将来を嘱望されるGaN等の次世代材料、パワー半導体にとって不可欠なパッケージ技術などを中心に説明する。

昼休憩 (11:55 - 13:00)

13:00 - 13:55

製造コストを低減する貼り合せSiC基板技術

サイコックス
技術部長

小林 元樹 氏

資料16枚

高効率、小型化が期待できるSiCパワーデバイスの電車やエアコンへの適用が進み、実用化へのめどがつきつつある。このような状況のなか、SiC基板の4インチから6インチへの大口径化の動きが加速され、かつ低コスト化への要望も強くなってきている。サイコックスは、産業技術総合研究所および京都大学と共同で、貼り合せ構造を有するSiC基板の実用化技術について研究開発を行っている。低コスト支持基板の上に、高品質な単結晶薄膜を貼り合せることによって、SiC単結晶の品質を劣化させることなしに、製造コストを従来の1/2以下に低減することが可能になる。本講演では、4インチの貼り合せSiC基板の結晶品質の評価から、今後の大口径での実用性を提示する。

14:00 - 14:45

スイッチング・ロス低減の肝 パワー半導体の容量測定のノウハウ

アジレント・テクノロジー
電子計測本部 アプリケーション・エンジニアリング部門

新井 崇雅 氏

資料44枚

電力変換効率の向上を狙った半導体の開発や評価においては、電力損失に関係するオン抵抗やオフ電流の評価と共に、静電容量の評価が重要になる。しかし、DC測定とは勝手が違う容量測定に、「値がおかしい」「容量がマイナスになる」「ケーブル接続が分からない」「Coss/Ciss/Crssを測るには?」といった悩みを抱えるのが実情である。本講演では、幅広い容量測定ソリューションとその測定経験を基に、パワーデバイスの容量測定のノウハウを紹介する。

休憩 (14:45 - 15:05)

15:05 - 15:50

パワー半導体の放熱構造を知り、電子機器のより高い品質につながるソリューション

メンター・グラフィックス・ジャパン
シニア・アプリケーション・エンジニア

羅 亜非 氏

資料39枚

パワー半導体の開発/品質向上において、放熱解析は非常に重要な技術になってきた。T3Sterは、発熱部のジャンクション温度を正確に測定し、放熱経路の障害となるボトルネックを検出したり、接触熱抵抗や熱容量までの測定が可能な装置で、DynTIM Testerとの併用で放熱材料の熱伝導率まで測定できる。また、非破壊装置であるT3Sterは、製品寿命予測の劣化加速試験の途中で、熱抵抗/熱容量の劣化経緯を精度よく測定でき、実装状態での放熱シートの熱抵抗/圧力依存性も測定できる。さらには、熱解析ソフトのFloTHERMと組み合わせて、パワー半導体の発熱部からヒートシンクまでの放熱経路の3次元的な確認もできる。パワー半導体およびパワーモジュールの熱設計において、業界のデファクト・スタンダードとなったメンター・グラフィックスのT3Sterソリューションを紹介する。

15:55 - 16:50

日立における、SiやSiCパワー半導体の開発動向
~デバイス技術からパッケージング技術まで~

日立パワーデバイス
主管技師長

黒須 俊樹 氏

資料43枚

パワー・エレクトロニクス分野では、Siデバイスの更なる高性能化やSiCデバイスの実現技術の向上に期待が高まっている。例えば、高効率化はバッテリー搭載装置の駆動時間を延長させるだけでなく、損失低減による冷却器の簡素化や軽量化に貢献できると考えられる。日立では、デバイスの性能向上のみならず、大容量デバイスを収納するパッケージング技術の向上に注力している。パッケージング技術を中心に、シリコンおよびSiCデバイスの開発動向について紹介する。

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