グローバルで進むデジタライゼーション。その普及拡大を支える半導体の中にあって、絶対に欠かせない存在が電源の管理などを行うパワー半導体だ。中でもいち早く300mmウェハへの対応を進め、また次世代素材であるSiCの商用展開も推進してきたのが独Infineon Technologiesである。

同社のビジネスセグメントは大きく「オートモーティブ(ATV)」、「パワーマネジメント&マルチマーケット(PMM)」、「インダストリアルパワーコントロール(IPC)」、「デジタルセキュリティソリューションズ(DSS)」の4つに分けられるが、このうち、産業関連を中心とした高電圧分野のパワー半導体を担当するのがIPCで、低電圧分野がPMMといった形で分けられる。

世界で増大するパワー半導体需要

同社Division President, Industrial Power ControlのPeter Wawer(ピーター・バーウァー)氏によると、IPC部門は近年、右肩あがりでの成長が続いており、2019年度も上半期は前年同期比で14%増、2019年度下期も前年同期比でほぼ横ばい程度との見通しで半導体市場全体が足踏みするなかでも、プラス成長が続く見通しだという。

  • Infineon

    Infineon IPC部門の業績推移。この数年右肩あがりで成長を続けてきた

同氏は、「IPCが目指しているのは、人口増加に伴って世界中で増大する電力利用に対する需要に対し、エネルギーチェーンのすべてで、その利用効率の向上を実現すること」だと自社の方向性を説明する。エネルギーチェーンのどういったところで半導体が使われているかといえば、風力発電や太陽光発電システムにおけるインバータから始まり、送電/配電網における変圧、そしてエンドユーザーが利用する際の電力コントロールと、あらゆるシーンで活用されているといえる。「特に最終的な電力消費の部分では、電気自動車から家屋への給電や、太陽光発電を中心とした再生可能エネルギーの発電量のばらつきの抑制のための大型蓄電池の活用など、新たな半導体に対するニーズも生まれてくることが期待される」とのことで、IGBT(モジュール含む)やIPM(Intelligent Power Module)といった高いシェアを有する製品を中心に、そうした分野でのさらなる存在感の強化を目指すとする。

300mmでの生産により需要の増加に対応

そんな同社の快進撃を支える裏には4つの差別化要因があるという。1つ目は上述した300mmウェハでのパワー半導体製造。現在は独ドレスデンでの製造だけだが、現在、2021年の生産開始を目指し、オーストリアのフィラッハにも300mmウェハ工場の建設を総額16億ユーロの規模で進めている。

  • Infineon

    2021年の稼動を目指し、オーストリア・フィラッハに建設が進められている新300mmウェハ対応パワー半導体工場の概要。ちなみに研究開発施設も新設されている

新工場はフル稼働した場合、18億ユーロ以上の売り上げを見込める規模となるが、実際にフル稼働となる時期については、「ハイブリッド車(HEV)や電気自動車(EV)といったe-mobility市場の動向次第。ただ、現在の市場の動きからは生産開始から4~5年程度で到達するのではないかと見ている」とするほか、その後も、ドレスデンならびにフィラッハの300mm工場の拡張を図ることで、需要の増加に対応していく計画であるという。

SiCの効率的なデバイス生産を可能とする新技術

同社の差別化要因2つ目はGaNならびにSiCという次世代パワー半導体に対する投資を長年にわたって継続して行ってきたという点。SiCもGaNも競合含めて複数社がデバイスの提供を行うなど、動きが活発化しているが、劇的な普及に至っていないのはコストが既存のシリコン製のパワー半導体に比べて高いため。しかし、SiCについて同氏は(GaNについては、同氏は担当外)、「システム全体で見た場合、シリコンを用いた時と比べて、同じフットプリントで高出力化ができるし、高温にも強いので放熱機構の簡略化も図れるので、小型化・軽量化もしやすくなる。また、そうしてシステム全体で小型・軽量化を図れれば、それを輸送するコストも下げることができる。そうした全体を通してのシステムコスト削減を考えた場合、SiCを選択する、という機会は今後、増えていくと思っている」と、将来的にはEVや鉄道、各種駆動系といった分野でも時間はかかるが採用されていくとの見方を示す。

  • Infineon

    SiCは単に素子/コンポーネントとしてSiより優れているだけではなく、それによりシステム、そしてソリューションそのものの考え方を変えることができる点にメリットがあるという

ちなみに、日本ではすでに一部の鉄道会社がSiCを適用したインバータ装置を採用しているが、そうしたメインドライブとして活用するメリットとして、「地下鉄の場合、SiCは高効率で高い放熱性を有しているので、車両だけではなく、駅で利用しているエアコンを弱めたり、といったシステム全体での電力コスト削減につながることが期待できる」と説明するほか、車両内部の空調などの環境調整や電力供給を担う補助コンバータとしての活用も期待されており、「コンポーネントが小型化できるので、座席数の増加などといった副次的メリットも得られるようになる」としている。

同社では現在、すべてのSiCを150mm(6インチ)ウェハで生産しているが、デバイスの取れ数を増加することを目的に将来的に200mm(8インチ)への転換を目指している。また、SiCのコストの半分がウェハコストであることから、そこの削減を目指して2018年秋には独自のウェハスライス技術「Cold Split」を有するスタートアップ企業「Siltectra」を買収。今後5年以内の量産ラインへの適用を目指して技術開発を進めている。

Cold Splitは、ウェハ表面を測定し、ウェハ表面からある程度の深さの場所にレーザーを照射。ウェハ表面にポリマーを成膜し、液体窒素を使って冷却することで、レーザーでダメージを与えた部分にストレスがかかり、きれいに分割ができるという手法。従来のワイヤソーでは、SiCウェハを削って薄くするため、削った部分はロスにしかならなかったが、Cold Spilitでは、そうしたロス部分を減らすことができるようになる。また、精密にレーザーの照射深度を調整できるため、すでにカット済みのウェハに対しても適用できるため、1枚のウェハを2枚に分割して使うといったこともできる。この技術はウェハサイズに関係なく使えるため、将来にわたって生産数を安定的に増やすことができるようになるという。

  • Cold Split

    Cold Splitの技術イメージ。レーザーでカットするのではなく、レーザーはあくまで切断面を生成するためのストレスを与える役割

幅広いラインアップと集積技術で顧客ニーズに対応

3つ目は電源のデジタライゼーションを支える幅広いラインアップ。現状、370Wから上は10MWまで、既製品での提供はもとより、テーラーメイドでも対応できる体制が構築されているという。

  • Infineon

    Infineonの高電圧向けパワーモジュールラインアップ。最大10MWまで対応できるほか、顧客に応じてテーラーメイド対応も可能だという

そして4つ目は単なるパワー半導体ではなく、そこにさまざまな機能の集積をすることで、高性能化を実現していることだという。コントローラ、ゲートドライバ、インバータを1モジュール化し、かつソフトウェア制御によりカスタマが望む挙動を可能にするIPM「iMOTION」が良い例だが、協調ロボットなどでは、半導体にもコンパクトな設計が求められることから、そうしたさまざまな機能を集約したものが好まれるなど、市場としても活用が進みつつあるという。

  • Infineon

    iMOTIONは、さまざまな機能を統合することで、BOMコストの削減、基板サイズの縮小、それに伴う評価期間の短縮などを可能とする

Infienonが日本市場に期待する理由

同社は日本市場で成長を続けるべく、日本に対する投資を拡大している。その背景について同氏は「世界経済が失速するなかで、日本市場に対する期待が高まっているため」と説明する。

日本市場はこの数年、全社の成長率を牽引するほどの勢いで成長を続けてきており、社内でも「555Strateg(ゴーゴーゴーストラテジー)」と呼ぶ日本地域向け戦略を掲げるなど、絶好調とも取れるのだが、同氏によれば「それでも日本市場におけるInfineonのシェアはまだ限定的であり、成長の余地がある。最近分かってきたのは、まだ我々が手をつけられていない潜在的な領域がまだまだあるということ。それを開拓するためには、顧客の近くに寄り添うことが重要」とのことで、本社のR&D部門管轄のシステムセンターを東京に設立して、顧客のシステム開発におけるサポートなどを積極的に進めている。

面白いのは同センターは、文字通りの"システムサポート"を行う部隊であるということ。半導体ベンダなので、半導体デバイスに関するエンジニアを抱えるのが普通なのだが、同センターでは顧客が扱うさまざまなシステムに関するエキスパートを採用している。「同センターができる前は、半導体とシステムという異なる文化であり、必ずしも100%の理解ができていたとはいえなかった。しかしセンターができて顧客のシステムレベルでの話も分かるようになり、かつそれを社内でも共通化できるようになったことで、より深くシステムそのものを理解できるようになった。そうした意味では、SiCの地下鉄での利用のような気づかなかった面も見えてくるようになった。現在はシステムの基板やリファレンスなどを扱える人を増やしており、今後はソフトウェアのエンジニアの増員も図っていく計画」とインフィニオン テクノロジーズ ジャパンでインダストリアルパワーコントロール事業本部 事業本部長を務める針田靖久氏はセンターの重要性を強調。フォーカスする分野ごとのシステムに関する技術力を向上させていくことが、今後の日本市場における自社の存在感を高めていくことにつながるとする。

  • Infineon

    システムセンターの役割。半導体ではなく、顧客のシステムそのものを理解するという役割であり、それにより、より顧客に沿ったソリューション展開が可能になるという効果が得られる

ちなみに、同社のみならずドイツそのものも日本を重要視する向きが強まっているという。例えば2019年2月、ドイツのメルケル首相が約3年ぶりに来日し、安倍晋三首相と会談する機会が設けられたが、同社CEOもその訪問時に同席するなど、積極的に国を挙げたアピールを行っている。その背景には日本と欧州連合(EU)間の日本・EU経済連携協定(EPA)と戦略的パートナーシップ協定が同じく同年2月に発効され、今後、ビジネスの機会がこれまで以上に高まることが期待されるためだ。

「日本の顧客にグローバルで大きな成功をしてもらうためには、我々もそれなりの実力やリソースを有していることを示す必要がある。システムセンターの設立はその1つであり、こうして地道に実力を高めていくことが、顧客との長期的パートナーシップの向上や、顧客のシステムの理解度向上につながっていく」とバーウァー氏は、あくまで日本の顧客の成長ありきで、それを支援するスタンスをとっていくことが、今後の日本市場での成長の鍵を握ると説明する。そのため、今後も顧客との結びつきを高めることを目指した取り組みを進め、日本での持続的な成長を実現させていきたいとしていた。

  • Infineon

    Infineon Division President, Industrial Power Controlのピーター・バーウァー氏(左)とインフィニオン テクノロジーズ ジャパンでインダストリアルパワーコントロール事業本部 事業本部長を務める針田靖久氏(右)