パワー半導体とSiC　電力の変換を担う半導体の仕組み

半導体というと、計算をするCPUやGPU、記憶をするメモリを思い浮かべます。もう1つ大きな分野が、電気そのものを扱う「パワー半導体」です。コンセントの交流を機器の直流に変える、電池の電圧をモーターに合わせて変えるといった、電力の変換と制御を担います。

パワー半導体の役割

電気は、つくる所から使う所まで、何度も形を変えます。発電所の交流は変電所で電圧を下げ、建物の中でさらに変換し、機器の中で直流になります。電気自動車では、電池の直流をモーターを回す交流に変えます。こうした変換のたびに、一部の電気が熱として失われます。

パワー半導体は、この変換で電流を高速に入れたり切ったりするスイッチの役目をします。スイッチの損失が少ないほど、無駄になる電気と、それを冷やす手間が減ります。

SiCが注目される理由

パワー半導体の素材は長くシリコンが主流でした。これに対し、炭化ケイ素（SiC）は電気の性質で優れた点があります。ロームの技術解説によると、SiCのバンドギャップはシリコンの約3倍、絶縁破壊の電界の強さは約10倍です。

絶縁破壊の電界が強いと、高い電圧に耐える層を薄くできます。ロームは、同じ耐圧なら、理論上はこの層の面積あたりの抵抗をシリコンの300分の1にできるとしています。抵抗が小さいほど、電気を流したときの損失が減ります。バンドギャップが広いため、シリコンより高い温度でも動作できます。

シリコンとSiCのパワー半導体の比較（ロームの技術解説から）

項目	シリコン	SiC
バンドギャップ	基準	約3倍
絶縁破壊の電界の強さ	基準	約10倍
同じ耐圧での面積あたりの抵抗（理論値）	基準	300分の1
高温での動作	比較的苦手	高い温度でも動作できる
素材の価格	安い	高い

弱みと用途

SiCの弱みは、素材のウエハーをつくるのが難しく、価格が高いことです。シリコンで十分な用途では、シリコンが使われ続けます。SiCが選ばれやすいのは、高い電圧を扱い、損失を減らす効果が大きい用途です。電気自動車の駆動用の変換器や急速充電器、太陽光発電の変換装置などがあります。窒化ガリウム（GaN）も、より小さな電源などで使われる新しい素材です。

データセンターとの関係

AIのデータセンターは、多くの電気を使います。米エネルギー省の推計では、米国のデータセンターの電力使用は2023年の1,760億キロワット時から、2028年に3,250億〜5,800億キロワット時に増えます。電源の変換で失う電気が少しでも減れば、施設全体の電力と冷却の負担が軽くなります。

台湾証券取引所の月次売上の一覧では、サーバー用の電源などを手がける台達電（Delta Electronics）の2026年10月の売上は、前年同月比30.1%増でした。

今後の注目点

• 電気自動車の販売の動き。SiCの主な用途の1つです。
• データセンターの電源で、SiCやGaNの採用がどこまで広がるか。
• 台達電など電源の会社の11月の月次売上（12月に公表）。