トヨタHV用パワーデバイス開発

トヨタがハイブリッドカー（HV）用の新しいパワー半導体を開発したとのニュースをみて、興味があったので少し調べてみました。

トヨタは自動車メーカーであるにも関わらず、HV用のIGBTと呼ばれる半導体素子を自ら製造しています。

本来なら、社外から供給してもらうものですが、自分たちの要求を満たす半導体素子を自ら作ってしまったものです。

トヨタの開発方法として、内製とサプライヤーを競争させる手法があります。

トヨタ程の規模になると、あらゆる素材を社内で作れる人材を確保できるようです。

トヨタは、内製部隊とサプライヤーに自分たちが必要な材料や部品を開発させます。

よりよくより安い材料や部品を作った方のものを採用します。

内製部隊が勝てば、ノウハウが社内に蓄積されます。

社外のサプライヤーが勝っても、トヨタは開発の要所がわかっているため、買いたたきが可能となります。

まさに横綱相撲といえます。

話が逸れましたが、今回の記事はSiC（炭化ケイ素、シリコンカーバイド）によるパワー半導体の開発についてでした。

現在の素子はSi（ケイ素、シリコン）で作られたIGBTを使用しています。

今回のほとんどの記事では触れられていませんが、Si製のIGBTでは、素子の電力損失の問題の他に温度の問題もあります。

Siは温度が上昇するとその機能が低下します。

このため、素子の温度を下げるためにPCUには水冷機構が付いています。

一方、今回発表されたSiCは電力損失が小さい上に、温度に強い性質を持っています。

また、バンドギャップが大きいため、パワー素子としての性能が格段にアップされることが期待されます。

今回一番驚いたのはPCUの大きさです。

SiCを使用した場合、格段に小さくなっています。

ひょっとしたら、水冷ではなく、空冷なのかもしれません。

もっとも実用化はまだ先のようです。

SiCやGaNなどの半導体素子は、まだ結晶レベルでの制御が難しく、コストが高いのがネックです。

革新的な製造方法が開発されれば別ですが、現時点では一つ一つ工程を見直し、地道にコスト低減を目指していくしかないと思います。

2020年にどこまで進化しているのか楽しみです。