半導体の世界的な供給不足や経済安全保障の問題を受け、日本で半導体産業が注目されている。ただし、次世代半導体の国産化を目指すRapidus（ラピダス）を中心とした演算用の先端ロジック半導体の話題だ。

日本がまだ強いとされる電力を制御するパワー半導体は蚊帳の外の印象だ。パワー半導体は電気自動車（EV）や家電の省エネルギー性能を高めるキーデバイス。「政治家は、ロジック半導体とパワー半導体の区別がついていないのでは」という嘆きが日本のパワー半導体技術者から次々と聞こえてくる。

そんな日本のパワー半導体技術者たちと会話すると決まって、「このままだと日本のパワー半導体は衰退し、かつてのロジック半導体の二の舞いになる」という、行く末を案じた話題になる。理由は大きく4つある。

量産投資、海外勢に遅れ

第1に、海外勢に比べて、ある程度のリスクを負った積極的な投資を実施できていないことだ。その象徴が直径300ミリメートル（mm）ウエハー（基板）に対応した製造ラインへの投資である。

パワー半導体分野で300mmウエハーラインの積極投資に動いたのは、同分野最大手の独インフィニオンテクノロジーズだ。同社は、2013年に300mmウエハーラインでパワーMOSFET（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）の量産を始めた。

米国ではオンセミがパワー半導体で攻めの姿勢を見せている。19年に、米ニューヨーク州にある米グローバルファウンドリーズの300mmウエハーの製造拠点を買収するなど、300mm化に余念がない。

一方、日本企業が本格的に量産を始めるのは23年以降と、先頭を走るインフィニオンに比べると約10年遅れだ。さらに海外勢は差を広げようとしている。

インフィニオンは22年11月、50億ユーロ（約7100億円）を投じて新たな300mmウエハーラインを構築し、26年から稼働させる予定だと発表した。製造するのはパワー半導体だけではないが、相当な量を製造するのは間違いないだろう。インフィニオンの背中は遠のくばかりだ。

シリコン（Si）に次ぐパワー半導体材料として期待されるシリコンカーバイド（炭化ケイ素、SiC）でも、インフィニオンやオンセミといった欧米勢が積極的な投資を仕掛けている。日本はSiCパワー半導体の研究開発で先行していたものの、こうした投資競争で後れを取っている。

中でも不安視されているのは、SiCのパワー半導体素子を製造するのに不可欠なSiC基板への日本企業の投資が「及び腰」（パワー半導体技術者）であることだ。特に、優れた技術を有するとされながら、事業化に関する話題が乏しいと名前が出るのが、レゾナック（旧昭和電工）とデンソーだ。

レゾナックはかねて、SiC基板の上にSiC結晶をエピタキシャル成長（薄膜を形成）させた「エピ基板」を手掛けてきた。SiC基板は外部から調達してきたが、18年には、現在の日本製鉄グループが有するSiC基板の製造技術などの関連資産を取得し、SiC基板製造の体制が整う。その後、SiC基板の研究開発成果や150mm（6インチ）基板の量産を発表しているものの、具体的で踏み込んだ投資や拡大策が聞こえてこない。

デンソーも同様だ。現在、20年にトヨタ自動車と設立したミライズテクノロジーズが中心となり、「ガス法」と呼ばれる新しいSiC結晶の成長法を研究している。従来の昇華法に比べて、成長速度が10倍ほどと高いことから、SiC基板の大幅なコスト低減を期待できる。既に20年ほど取り組んでおり、結晶品質も向上し、研究としては成熟してきた。もはやどう事業化するのか、という段階だが、具体的な事業シナリオの発表はまだない。

パワー半導体メーカーが多過ぎる

 

第2の理由は、パワー半導体を手掛ける大手企業が日本に多いことである。例えば、パワー半導体の売上高ランキングでは、三菱電機や富士電機、東芝（東芝デバイス&ストレージ）、ルネサスエレクトロニクス、ロームの5社が上位の常連だ。だが、インフィニオンが20%ほどのシェアを握るのに対して、日本大手各社のシェアは数パーセント台にすぎない。つまり、「パワー半導体メーカーが多過ぎる」（パワー半導体技術者）状況にある。

一方、欧米ではパワー半導体メーカーの大手は2社ほどに絞られている。欧州でパワー半導体の大手といえばインフィニオンとスイスのSTマイクロエレクトロニクスとなる。米国ではオンセミがダントツで、米ビシェイ・インターテクノロジーがその次だ。

第3の理由が、中国企業の台頭だ。華為技術（ファーウェイ）が現在、パワー半導体分野の研究開発に力を注いでいる。同社傘下でプロセッサーなどのロジック半導体を手掛けてきた海思半導体（ハイシリコン）も、SiCの研究開発を始めているとされる。その他、中国では「SiC関連の企業が雨後のたけのこのように続々と誕生している。多額の公的な予算も付いており、脅威だ」（日本のパワー半導体メーカー技術者）。

中国企業への日本人パワー半導体技術者の転職も相次ぐ。特に、役職定年や定年が見えてきた50代以降のベテラン技術者が、多額の給与と豊富な研究開発資金などから転職する例が後を絶たない。かつて日本のメモリー技術者が韓国企業に転職したり、アドバイザーに就任したりしたことで、韓国の半導体産業が大きく成長した姿と重なる。

パワー半導体やパワー半導体関連の材料などを研究する日本の大学に留学した中国人留学生も、卒業後、中国企業に次々と就職するという。「かつては日本企業に就職する場合がほとんどだった。だが、報酬の面や福利厚生、仕事の裁量などの面で中国企業は日本企業を上回るので、彼らが中国企業に就職するのは仕方ないと思う」と、ある大学教授は肩を落とす。

第4の理由は水平分業化の加速だ。特に、日本企業が強みを持つIGBT（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）での水平分業化が日本企業を揺るがす。

IGBTチップの製造工程は、大別して表面と裏面があり、このうち裏面側がノウハウの固まりといわれる。そのため、日本のパワー半導体メーカーが外部のファウンドリー（受託生産会社）にIGBTの製造を委託する場合、対象を表面に限っていたが、最近は裏面側も含めた委託が始まっているとされる。

つまり、ファウンドリーの技術力がIGBT技術で先行する日本メーカーの水準に達しつつあることを意味する。パワー半導体で後発の中国企業でも、こうした実力のあるファウンドリーに委託すれば、競争力のある製品を製造できるだろう。

日の丸パワー半導体メーカーは誕生するか

こうした状況を打破する道としてパワー半導体技術者の中で話題となるのが、「日の丸パワー半導体メーカー」の設立だ。いくつかの日本のパワー半導体メーカーが一緒になれば、シェアが高まり、投資余力も出てくるからである。

実は、三菱電機や富士電機、東芝、ルネサスエレクトロニクス、ロームといった大手のパワー半導体の売上高を単純に合算すると、首位のインフィニオン並みか、それ以上になる。

この話題は従来、パワー半導体の技術者や研究者の会合ではよく話題に上ってきた。そのたびに、「製品ポートフォリオが重複する部分がある」「インバーターなどのパワーエレクトロニクス機器を手掛けるメーカーは社内利用を優先するので事業形態が異なる」などの理由が挙がり、いまだに実現されていない。

もっとも、日本のパワー半導体を取り巻く環境は変わりつつあり、複数の企業が合併したり、深い技術提携を結んだりする可能性が高まってきている。

例えば、東芝に対する日本産業パートナーズ（JIP）の買収提案を巡り、ロームが参画を検討している。ロームが出資する狙いは東芝グループが持つパワー半導体事業と技術だとされる。結果次第だが、東芝とロームが急接近する可能性がある。

この他、近年、パワー半導体事業に注力し始めたルネサスエレクトロニクスと、母体だった三菱電機や日立製作所系企業（日立パワーデバイス）が「一緒になればいい」（パワー半導体技術者）との声も出ている。また、パワーエレクトロニクス機器を手掛ける東芝三菱電機産業システムが存在することから、「三菱電機と東芝がパワー半導体でも合併する可能性もあり得るのでは」（同）との意見もある。

いずれにしても、「このままの状況では日本のパワー半導体業界は窮するだけ」（パワー半導体技術者）だ。大敗したロジック半導体で巻き返すだけではなく、現在強いパワー半導体をより強化するのが重要だろう。残された時間は短い。

（日経クロステック　根津禎）