SiC、�Z載向け800Vインバータ、OBCの実�v路を��す時代へ、GaNも�Z載可�Δ�
SiC・GaNのWBG（Wide Band Gap）半導��がもはや単��ではなくシステムボードを��い合う時代に入った。東�Bビッグサイトで開かれたオートモーティブワールド2024では、パワー半導��トップのInfineon Technologiesと、SiCトップのSTMicroelectronicsがガチンコ�M負を見せた。InfineonがGaN応������ポートフォリオを��し、STは8インチウェーハSiCデバイスとシステムを見せた。
図1 STMicroelectronicsが業�c初めての8インチSiCウェーハを�o開 左が�擇離ΕА璽蓮���が作��されたMOSFET
InfineonはGaN HEMT（High Electron Mobility Transistor）を使った1kWのモーターインバータから10kW/800Vや22kW/800VのOBC（オンボードチャージャー）まで揃えた。�k�気�、STは業�c初の8インチSiCウェーハとそれで作ったMOSFETを��した（図1）。それだけではなく、次世代EV向けの800Vのトラクションインバータのリファレンスボードを実際に��し、さらに22kWのOBCとDC-DCコンバータの�h価ボードも��した。しかもInfotainment�Uで使っていたデュアルコアのMCU����である「Stella」を�U御�Uにも、�N長構成などに応��できることを��した。
SiCやGaNはバイポーラ��性のIGBTとは違い、スイッチオフ時の少数キャリア蓄積時間がなく高�]であることから、スイッチング周�S数を�屬下�辺のL（インダクタンス）やC（キャパシタンス）を小さくできる。反�C、高�]動作させると周辺や寄�擇�LやCなどの影�xでリンギングやオーバーシュート、アンダーシュートが�擇献離ぅ困鯣��擇気擦笋垢�った。このため�]度を少し犠牲にして�S形をなまらせる、といった工夫が��要で�v路の��識がないと設��が�Mしかった。
ところが今�v、Infineon、STとも実際のリファレンス�v路設��ボードを�t��し、WBG半導��の実�v路設��に��し、リファレンスボードを�t��した。しかも次世代800VのEV（電気�O動�Z）に�官�するため、耐圧1200VのSiCを使って共にOBCやトラクションインバータなどの�v路ボードを作��した。
InfineonはさらにSiCに加えGaNでも、1kWの電動�O転�Zやバイクに使える小型（�@刺の半分）リファレンスボードを�t��したり（図2）、600VのGaN HEMTを16個使い、オムロンと共同で、家庭��の小型充電�_を開発した（図3）。家庭でEVを充電するための設�△�、これまでのものの約半分の�jきさになっている。
図2 GaNを使ったInfineonの��小型インバータリファレンスボード（��）
図3 オムロンと共同で開発したInfineonの家庭��EV充電�_ ��来の半分のサイズ
Infineonは、EV��のOBCにGaNを使ったことでOBCの小型化を狙った10kW/800Vの�v路ボードを��作した(図4)。同社が独�O開発したGaN HEMTであり、周�S数520kHzでスイッチングさせることで小さなLとCを使えるため、�}のひら幅のサイズに収まった。
図4 600VのGaN HEMTを使ったInfineonの高�]OBC�v路
STも次世代EVシステムは800V�Uになることを見込んで1200VのSiCでトラクションインバータボード（図5） と、OBC+DC-DCコンバータボード（図6）を作��した。トラクションインバータのマザーボード（�屬�ら2番�`の�v路ボード）では12個のSiC MOSFETを両�Cから水冷するという放�Xシステムを導入している。効率の良いWBG半導��はボードを小さくできるというメリットがある。
図5 STMicroelectronicsの1200VのSiCを使ったトラクションインバータ
図6 STMicroelectronicsのOBCとDC-DCコンバータを搭載したリファレンス�v路ボード（��）
さらにOBCでは、DC-DCコンバータ�v路も搭載しており、インバータに比べるとやや�jきいものの、バッテリを充電するOBCと、800Vから�Zで使う12Vや5Vなどの直流電圧に変換するDC-DCコンバータを含めていることを考えると、空間に�U約のある�Z載����に向く。
STは、マイコン開発ボードも���Tしており、ArmのデュアルコアStellaを使ったマイコンを�Z載向けにも提供する。�Z載向けではデュアルコアを�N長構成に�W��できるが、そのために�Z載向けの�W��使����格ASIL-BにもASIL-Dにも�官�できるようにしている（ASILは�W��性の優先度によってAからDまであり、Dが最も厳しい）。
これらの開発ボードには 6インチウェーハのSiCが使われているが、さらなる量�僝に�官�する。SiCデバイスを量��するイタリアのカターニア工場への投�@を�\やしている。STのSiCが最初にTeslaのModel 3に搭載されて4〜5�Q経ち、信頼性の実績が出てきたため、SiCを採��する�O動�Zメーカーが��々�\えている。Yole Developpementが��したOEM（�O動�Zメーカー）と半導��メーカーの関係図では現代�O動�Zしか��されていなかったが、�@�iを出せないOEM企業がさらに�H数あるようだ。
STもInfineonも共にWBGパワー半導��だけではなく、それを�~動するためのドライバICや、ドライバICに指令を出すマイコンまで揃え、システムを提��できる半導��メーカーとなっているため、当分1位、2位を争いながら成長し��けていくだろう。まずはSiCの量�僝で��い合い、さらに高�]の次世代GaNへとシフトしていくことになりそうだ。
日本企業では��菱電機がSiCデバイスを6個�k組のモジュールだけではなく、ディスクリートパッケージ��や3個組などの����も��し、�H様な����を�H様なユーザーに向け始めた。
