일본산업뉴스요약

반도체 전력 손실 80% 저감
후지전기, SiC 파워 반도체 개발

후지 전기는 기존의 실리콘 파워 반도체에 비해 전력 손실을 약 80% 낮출 수 있는 탄화규소(SiC) 파워 반도체를 개발했다. 트랜지스터 회로를 미세화할 수 있는 새로운 구조를 채용한다. 이 회로의 밀도를 높이는 것으로 저항치를 낮추었으며 사용하는 SiC 웨이퍼의 양을 줄일 수 있기 때문에 비용 절감으로도 이어진다. 파워 반도체 모듈로서 금년 안에 제품화하여 2018년도에 10억~20억 엔의 매출을 목표로 한다.

인버터와 무정전 전원장치(UPS), 철도 등으로 제안한다. 향후에는 내압 성능을 확대하는 등 제품군을 확충하여 새로운 구조의 SiC 파워 반도체로 2023년에는 100억 엔 정도의 매출을 목표로 한다.

전류를 제어하는 게이트전극을 수직 방향으로 내장하는 ‘트랜치 구조’를 채용하여 트랜지스터 회로의 폭을 기존 대비 절반 이하로 했다. 1평방센치미터 당 임피던스 값은 3.5밀리옴으로 세계 최고 수준이라고 한다. 기존 구조의 SiC 금속 산화막 반도체 전기장 효과 트랜지스터(MOSFET)과 비교해도 전력 손실을 최대 50% 정도 낮출 수 있다. 내압 성능은 1,200볼트로 임계전압은 5볼트이다.

기존에는 게이트전극을 수평방향으로 두는 ‘플래너 구조’를 채용하고 있었다. SiC는 복수의 원소로 구성되어 있기에 가공이 어렵고 지금까지 수직 방향으로 정확하게 홈을 만드는 것이 과제였다. 이번에 가공과 세정 조건 등을 개선한 것으로 트랜츠 구조를 실현했다.

고내압∙대전류 용도에 적합한 SiC 파워 반도체는 높은 전력효율 등이 기대 되고 모터와 인프라 분야를 중심으로 채용이 추진되고 있다. 단 재료 비용이 실리콘에 비해 몇 배 정도 비싸 보급에 있어서 커다란 과제이다. 트랜치 구조의 SiC 파워 반도체는 성능과 비용 두 측면에서 낮출 수 있어 독일의 Infineon Technologies와 ROHM도 실용화하기 시작하고 있다.

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