「ハイパワーな円盤」に世界が驚く!
窒化ガリウムウエハー「FGAN」

日本ガイシの窒化ガリウム(GaN)ウエハー「FGAN」(エフガン)は、次世代パワーデバイスの製造に欠かせない半導体の基板(ウエハー)です。
電子機器に劇的な省エネルギー化や高度化をもたらす素材として、開発が待ち望まれているGaNウエハーの大型化、高品質化に日本ガイシは成功。脱炭素社会を実現し、IoTの進化を支える注目の新素材です。


語りは、立川 志の輔(たてかわ しのすけ)さん。
古典落語、新作落語を演じ多くのファンを魅了するとともに、テレビ番組の司会から映画主演まで幅広く活躍する落語家。
リズムとテンポと間で語る、噺家ならではの魅力が凝縮された30秒の世界をお楽しみください。

立川志の輔師匠

パワーデバイスの成長を加速するFGAN

パワーデバイスとは、大きなパワー(電力)を制御する半導体素子のことで、あらゆる電子機器の電源やモーターなどに使われています。現在はシリコン製が主流ですが、電気抵抗による電力損失が大きいことが課題です。電化が進む自動車や飛行機などハイパワーが必要な用途において、現在のシリコンは進化の限界に近付きつつあるといわれています。
そこで、新素材の半導体を用いたパワーデバイスの研究開発が加速しており、シリコンより格段に高い特性が得られるGaN製ウエハーに大きな期待が寄せられています。

  • ウエハーから

    ウエハーから

  • 数百個もの集積回路(IC)のチップが切り出され

    数百個もの集積回路(IC)のチップが切り出され

  • 作られたパワーデバイスは

    作られたパワーデバイスは

  • さまざまな電子機器に搭載されます

    さまざまな電子機器に搭載されます

その秘密は独自のセラミック技術「液相結晶成長法」にあり!

電力効率の飛躍的な向上を叶えるGaNウエハー。しかし、きれいなGaNの結晶を作ることが非常に難しく、実用化の壁となっています。
日本ガイシは独自の結晶成長技術により、結晶の欠陥(乱れ)を従来品の100分の1に減らすことに成功。ウエハー全面にわり非常に欠陥の少ないGaNウエハーを実現し、実用化に大きく近付きました。

欠陥の比較 欠陥が少なく従来の100分の1に

(左)日本ガイシのFGAN:結晶を揃えて成長させるため欠陥が少なく従来の100分の1に
(右)従来品:結晶に欠損ができたり、倒れたりして欠陥ができる

セラミックスの結晶をキチンと育てる「液相結晶成長法」

GaN結晶の土台の上にGaN結晶を精緻に隙間なく育てます

GaN結晶の土台の上にGaN結晶を精緻に隙間なく育てます

導電性が極めて高い

欠陥がほとんどなく、電子は漏れなく、スムーズに通り低抵抗。GaNの中を走る電子はかなり速いのが特長で、シリコンに比べて桁違いの効率で電子を伝導できます。これにより、デバイスの高速応答性や高効率化、小型化などを叶えます。

大電圧で大電流

だから、大電流で大電圧

パワーデバイスに必要な大電圧、大電流を実現します。

だから、大電流で大電圧

しかも、世界最大級

日本ガイシは、6インチサイズのGaNウエハーの開発に成功しています。これはGaN単結晶ウエハーにおいて世界最大級。
ウエハーが大きいほど、半導体素子を効率良く量産できるため、コストダウンが可能になります。市場の価格ニーズに応えるために、さらなる低欠陥化とウエハーサイズの拡大に取り組んでいます。

しかも、世界最大級。

未来のスマート社会を支えるFGAN

次世代パワー半導体は、家電から産業機器、モビリティーなど幅広い分野に、製品の高性能化や高効率化、省エネルギー化をもたらすと期待されています。

未来のスマート社会を支えるFGAN

電動航空機やドローンタクシーにワイヤレスで電力送電

モビリティーの進化や環境性能の向上にも、パワーデバイスは欠かせません。飛行中の航空機やドローンにワイヤレスで給電し続けることができれば、機器の小型、軽量化につながり、給油せずに飛び続けるモビリティーの登場が期待されます。

電気自動車やロボットなど駆動系の省エネルギー化

モーターを動かすインバーターの半導体をFGANに変えると、モーターの効率が数倍アップし、電気自動車やロボットなどの大幅な省エネ化につながります。

電動航空機やドローンタクシーにワイヤレスで電力送電

電動航空機やドローンタクシーにワイヤレスで電力送電

モビリティーの進化や環境性能の向上にも、パワーデバイスは欠かせません。飛行中の航空機やドローンにワイヤレスで給電し続けることができれば、機器の小型、軽量化につながり、給油せずに飛び続けるモビリティーの登場が期待されます。

電気自動車やロボットなど駆動系の省エネルギー化

モーターを動かすインバーターの半導体をFGANに変えると、モーターの効率が数倍アップし、電気自動車やロボットなどの大幅な省エネ化につながります。

圧倒的な省エネルギーを叶えます

もう一つ、GaNに期待されていること。それは省エネルギー化の実現です。
5GやIoTの普及により身の周りのあらゆる機器がネットワークにつながり、デジタル化がますます加速するする時代。社会の省エネルギー化は待ったなしの課題であり、電力変換の高効率化が必要不可欠です。
電力を効率よく使えるGaNは、半導体素材の中でも特に省エネルギー特性が優れているため、脱炭素社会を実現する切り札として、大きな期待が寄せられています。

このウエハーで
パワーデバイスの成長も
脱炭素社会の実現も
一気に加速させるんだ!

独自の結晶成長技術によって実現した、クリアな次世代ウエハー「FGAN」。
あらゆる電子機器の高度化と、カーボンニュートラルな社会を実現するために、日本ガイシは最先端のセラミック技術で「おっと驚く」新しい価値をこれからも創造し続けます。

日本ガイシ

おっと驚く、セラミックス。

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