日本企業は、次世代半導体 製造に不可欠な炭化ケイ素（SiC）ウェハーの安定供給確保に奔走している。デンソーと三菱電機は、新たに設立されるSiCウェハー企業にそれぞれ5億米ドル（約745億円）を出資する。 トヨタ自動車は、SiCウェハーの品質向上技術を持つスタートアップ企業に対し、技術協力を行うことを決定した。ルネサスエレクトロニクスは、最大手のSiCウェハーメーカーに対し、20億米ドル（約2,980億円）の手付金を支払い、長期供給契約を締結した。自動車業界を中心とする日本企業は、高品質なSiCウェハーの確保に向けて本格的な動きを見せ始めている。
SiCパワーデバイスの需要が今後急速に拡大すると見込まれていることから、日本企業はSiCウェハーの調達を積極的に進めている。 富士経済（東京都中央区）の調査によると、SiC市場は2022年の1,707億円から2030年には2兆2,080億円へと急速に成長すると見込まれている。2022年には半導体 全体の10％未満を占めていたが、2030年には30％近くを占めるようになると予測されている。 これに伴い、SiCウェハー市場も急速に拡大する見込みだ。富士経済によると、同市場は2022年の3億5,840万米ドル（約535億円）から、2030年には22億1,440万米ドル（約3,310億円）へと成長すると予測されている。
その原動力となっているのが自動車です。電気自動車（EV）の需要は大幅に増加すると予想されています。これには、車載充電器、DC-DCコンバータ、そしてメインモーターを駆動するインバータなどが含まれます。SiCは、地上に設置される急速充電器においても重要な役割を果たしています。
SiCは、一般的なシリコン（Si）に比べて電力損失を大幅に低減できることから注目を集めています。 電力損失の低減は、航続距離の延伸につながります。航続距離が同じであれば、電力損失の減少によりバッテリー容量を縮小できるため、バッテリーコストの削減が可能となります。こうした利点から、SiCはハイエンドEVを皮切りに徐々に導入が進んでいます。この傾向は今後さらに加速すると見込まれており、2025年頃には多くのEVにSiCが採用されるものと予想されます。
今後、SiCパワーデバイスの需要が急速に高まる中、ウェハーの調達能力が事業の成否を左右することになる。そのため、半導体 SiCウェハーの確保に乗り出している。これまで、これらのデバイスの製造拠点に巨額の投資を行ってきた海外企業に焦点が当てられてきた。しかし最近では、自動車業界を中心とした日本企業も、SiCウェハーをめぐる争いに参入するため、巨額の資金を投じている。
ルネサスが火をつけた
ルネサスエレクトロニクスは、2023年にこの潮流の先駆けとなった企業である。7月、同社は米国最大のSiCウェハーメーカーであるウルフスピードと、SiCウェハーの10年間にわたる長期供給契約を締結した。ルネサスは20億米ドル（約2,900億円）の手付金を支払う予定である。
この投資額は、半導体 、とりわけ投資額が数十億円から数百億円規模の日本の半導体 にとっては、極めて高額なものだ。ルネサスがこれほどまでSiCウェハーの確保に力を入れているのは、同社がSiC業界における「新規参入企業」であるためだ。
ルネサスはこれまでSiパワーデバイスを手掛けてきたが、2025年にはSiCパワーデバイスの量産を開始する予定だ。SiCウェハーの調達実績がないルネサスにとって、SiC事業への「本気度」を示すためには、この手付金の支払いが不可欠だったようだ。 今回の契約により、ルネサスは現在主流である直径150mm（6インチ）のSiCウェハーに加え、将来的に本格的な量産が開始される直径200mm（8インチ）のSiCウェハーも調達することになる。
デンソーと三菱電機が参入
2023年10月、さらに多くの日本企業がSiCウェハーの調達に乗り出した。三菱電機とデンソーはそれぞれ、米国のSiCウェハーメーカーであるシリコン・カーバイド社に5億米ドル（約745億円）を投資すると発表した。これにより、デンソーと三菱電機はそれぞれシリコン・カーバイド社の株式の12.5％を保有することになる。
この投資を機に、デンソーと三菱電機は、それぞれ炭化ケイ素およびSiCウェハーの長期供給契約を締結した。両社は、6インチおよび8インチ製品を安定的に調達できるようになる。
Silicon Carbideは、米国のCoherent社がSiCウェハー事業を分社化して2023年4月に設立した新会社です。Coherent 、前身であるII-VI時代からSiCウェハーの製造Coherent 。中でも、高周波デバイスに使用される「半絶縁性」SiCウェハーにおいて確かな実績を有しています。また、パワーデバイス向け製品も取り扱っており、パワーデバイス分野の最大手であるウルフスピードに続く存在となっています。
デンソーは、SiCパワーデバイスおよびそれらを搭載したインバーターを製造する大手半導体 。三菱電機は、SiCパワーデバイスを搭載したモジュール製品（パワーモジュール）を、自動車用途だけでなく、再生可能エネルギーや産業機器など、さまざまな市場向けに製造しています。
各社はSiCパワーデバイスの量産化に注力している。例えば、三菱電機は熊本県に新たなSiCパワーデバイス工場を建設するため、約1,000億円を投資する予定だ。 2026年の稼働を予定している。既存施設の拡張と併せて、同社は2026年度におけるSiCパワーデバイスの生産能力を、2022年度比で約5倍に拡大する計画だ。当初、三菱電機はこのCoherent と8インチウェハーの共同開発を進めていた。
トヨタはスタートアップ企業に注力している
トヨタ自動車も動き出した。高品質なSiCウェハーの安定供給体制を確保するため、SiCウェハーの品質と生産性を向上させる技術を持つスタートアップ企業、キュレダ・リサーチ（兵庫県三田市）と技術開発委託契約を締結した。同社は主に量産技術の面で支援を行う。
QureDA Researchは、関西学院（関西学院大学およびその他の学校を運営する学校法人）と豊田通商が50対50の合弁で2023年3月に設立した研究開発会社です。 本プロジェクトの中核となるのは、「Dynamic AGE-ing（DA）」技術です。これは、QureDA ResearchのCEOであり、関西学院大学工学部の教授である金子忠明氏の研究グループによる研究成果に基づいています。SiC結晶からウェハーを切断する際に生じる結晶欠陥や歪みを、熱処理などの手法によって大幅に低減します。これにより、SiCパワーデバイスの品質と歩留まりの向上が期待されます。
トヨタはこの合意に基づき、DA技術の商用化に向けた量産設備の開発や品質保証体制の構築に関連する業務の一部を外部委託する。トヨタは、自動車製造を通じて培ってきた技術的ノウハウをQureDA Researchに提供する。 例えば、製品の熱処理に関連する工程計画、設備開発、品質保証の概念などである。材料（熱と力を加えて成形される部品）の熱処理技術は、熱管理が重要なDA技術と相性が良いと言われている。さらに、同社は量産品質を維持するための標準化されたルールに関するノウハウもQureDA Researchに提供する。
QureDA Researchは、SiCの結晶品質を向上させるために必要な結晶評価技術も取り扱っています。当社は、DA技術およびこの評価技術を外部にライセンス供与する予定です。同社は、2025年にDA技術を用いた8インチSiCウェハー製品を市場に投入することを目指しています。
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SiC：炭素（C）とシリコン（Si）の化合物で、炭化ケイ素と呼ばれる。多結晶と単結晶があり、単結晶はパワー半導体として用いられる。半導体 としての材料特性に優れているため、次世代パワー半導体の一つと見なされている。
SiC半導体 （パワーデバイス）半導体 コンバータやインバータなどの電力変換装置に適用すると、Siと比較して電力損失を大幅に低減できます。また、Siパワーデバイスでは困難な200℃を超える温度環境でも動作可能です。低損失かつ高温動作という特性から、電力変換装置の小型化に適しています。
SiCは優れた特性を持つ一方で、高価である。特に、パワーデバイスの製造に必要なSiCウェハーのコストはSiウェハーよりも高く、直径も小さい。しかし、これらの課題は解決されつつあり、採用は年々増加している。2025年からは、SiCが電気自動車に採用される見込みである。 さらに、SiCパワーデバイスは、エネルギーインフラ、再生可能エネルギー、鉄道、産業機器など、高出力や高耐電圧が求められる用途において、ますます採用が進む見込みです。