SiC製造能力の成長の概要

シリコンカーバイド（SiC）チップメーカーにとって需要は問題ではありません。この種のチップへの下流依存が意味するのは、このセグメントが出力を増加させる具体的な位置にあるということです。ただし、この分野の主要プレイヤーであるSTMicroelectronics、Onsemi、Wolfspeed、ROHMなどは、新興のクリーンエネルギー市場に密接に注目している可能性が高いです。

近年、持続可能な産業が世界的なイベントによって大きく影響を受けていることがわかりました。これと並行して、シリコンよりもSiCを好む理由がいくつかありますが、主要な要因は、素材自体が複雑なコンピューティング環境に対してより耐性があるということです。

電気自動車（EV）セクターは、これらの例の一つであり、中国との貿易関係が生産と調達の地元化の必要性をさらに悪化させる中で、寿命が長い製品を構築することにも重点が置かれています。再生可能エネルギーに関しては、国々は世界のエネルギー取引への依存を減らすために継続的に進化しています。

その結果、これらの分野で技術が指数関数的に進化しており、より高い電力密度を提供し、異なる環境のテストに耐えうるソリューションを構築する努力が強化されています。

SiC製造が拡大しています

SiCメーカーは、多くの産業を前進させる上で重要な役割を果たすことになります。これにより、それらの産業はより高度な技術を採用して、運用全体または製品内でのコスト削減と効率向上を図ることができます。TrendForceとFuture Market Insights（FMI）からの分析を組み合わせることで、セクター内の価値成長のロードマップを把握するのに役立ちます。 

市場価値: 

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• 2022年: US$28億（FMI） 
• 2026年: US$53.3億（TrendForceが予測
• 2032年: US$58億（FMIが予測） 

全体として、FMIは2022年から2032年にかけての複合年間成長率（CAGR）を7.5%としています。

SiC Fab容量を拡大する企業

STMicroelectronics

主要なSiCメーカーの一つが、さらなる開発能力に大きな資金を投入しています。GlobalFoundriesとの€750万の投資の後、STMicroelectronicsはさらに€500万をイタリアのSiCチップファブに割り当て、これは全く新しい「スーパーセミコンダクターウェーハー」の生産に向けられます。これはSanan Optoelectronicsとの合弁事業となり（2024年6月に発表）、よりインテリジェントな技術をサポートする8インチSiCチップの開発を見ることになります。

Onsemi 

自動車業界からの大きな支持を受けて、Onsemiは新しいEVを動力源とすることになり、フォルクスワーゲンと次世代トラクションインバーターをその車両用に構築する契約を締結しました。このコンポーネントの開発は、他のブランドと同様の軌道をたどる車メーカーであるVWのスケーラブルプラットフォームを動力源とします。これは、自動車会社がSiCイノベーションからどのように恩恵を受けているかを示しており、強力でコンパクトなチップをカスタマイズ可能なアーキテクチャと組み合わせています。

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Wolfspeed

同社は2024年3月に重要なマイルストーンに到達し、世界最大かつ最先端のSiC製造施設の完成を果たしました。インフィニオンは、エネルギー貯蔵およびeモビリティセクターでのさらなるイノベーションに使用される150mm（6インチ）SiCウェハーの主要な顧客の一つとして挙げられています。Wolfspeedは、わずか8ヶ月前に、東京に本社を置く半導体メーカーのルネサスエレクトロニクス株式会社と10年間の供給契約を締結しました。

ROHMグループ

再生可能エネルギーセクターをサポートするため、ROHMグループは2023年7月に、太陽光発電（PV）パネルを製造するSolar Frontier K.K.との基本合意に署名したことを発表しました。前述のSTMicroelectronicsも、ROHMの子会社であるSiCrystalとの間で、150mm SiC基板ウェハーの供給拡大に関する合意に署名しました。この合意は、両当事者が先進的なSiCチップの納品を加速する意向を持っています。

シリコンの一般的な問題点

エネルギーのスループットが必要とされる場合、シリコンは必要な電圧に耐えられず、その結果として生じる熱も耐えられません。シリコンのショットキーバリアダイオード（SBD）が200Vを通過させるたびに、SiC SBDは600Vを管理できます。

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その他の比較には以下が含まれます： 

高温動作

• シリコン：デバイスは通常、最大150°Cまでの温度で効率的に動作し、それ以上の温度になると性能が大幅に低下します。 
• SiC：デバイスは高温環境での安定性がはるかに高く、性能の低下が少ない—600°Cで動作可能です。 

耐圧電圧

• シリコン：耐圧電圧が低く、高電圧アプリケーションでの使用が制限されます。 
• SiC：耐圧電圧が高い（シリコンの約10倍）、これはエネルギースループットの拡大に適しています。

サイズと重量

一般的に、SiCはシリコンよりも優れたエネルギー密度で知られており、これは電力変換効率を高めるのに役立ち、その高い熱伝導率によって可能になります。SiCの全面的な性能の利点は、高要求アプリケーションでのシリコンの使用を上回ります。

SiCチップを求める持続可能な産業

SiCの足跡が拡大していると話す際に、2つの傾向が現れます。これは、より効率的で堅牢な半導体に依存するクリーンエネルギーの統合を目指す世界的な努力の結果として起こり得るものです。SiCは、ほとんどのインフラプロジェクトの中核であり、プロバイダーは自身のデジタルエコシステムに資産を組み込もうとしています。

自動車：電動化に注目を移すほとんどの自動車メーカーにとって、効率は重要です。小さなバッテリーからの長距離EVの構築、そしてより速い充電速度。スイッチングによるエネルギー損失およびシステム伝導損失を減らすことは、限られた範囲を持つEVにとって非常に有益です。

これらの車両は、ますます高度なシステムを搭載しており、オンボードコンピューターによって駆動され、バッテリーから電力を引き出します。高度な運転支援システム（ADAS）によって引き起こされる不必要な損失を排除することは、企業がバッテリーやプラットフォームから可能な限り多くの範囲や電力を引き出すのに役立ちます。

再生可能エネルギー：高効率の要素に戻ると、SiCチップの使用により損失を減らし、温度変化に対してより耐性のあるマシンを作ることができるため、複数のエネルギーインフラ資産が恩恵を受けることができます。SiCの高温耐性とエネルギー伝導の制限により、バッテリーエネルギー貯蔵（BESS）などのシステムはより効率的に動作することができます。

過去に見られたように、バッテリー貯蔵施設は高温にさらされやすく、これを持続可能なエネルギー解決策をサポートするために拡大するには、内部のコンポーネントが最も厳しい条件、すなわち最大150°Cの温度範囲に耐えることができなければなりません。また、企業が持っているスペースで電力貯蔵または出力容量を拡大する範囲が限られているため、スペースの要素もあります。電力密度を高めるソリューションは、同じインフラストラクチャでより多くのエネルギーを処理するのに間違いなく役立ちます。

これはEVセクターにおいても真実であり、企業はバッテリーパックのサイズを減らしながらその容量を増やすことを目指しています。

SiC機能の進歩

以前、企業は純粋なシリコン部品を選択していましたが、現在はSiCに取って代わられつつあります。この新しいチップ形式は、体内アーキテクチャのパワーを増加させ、より大きなエネルギーおよび熱効率を達成する可能性をもたらします。 

SiCチップは、シリコン単体よりも高い臨界破壊電圧を持っています。現代のアプリケーションでは、これにより、よりコンパクトなチップを作成しながら故障のリスクを減らすことができます。コンポーネントメーカーは、高いドーピング濃度を活用して、特定のアプリケーション用のサポート材料を導入することもできます。 

高電圧システムや、資産のダウンタイムがほとんどないことが求められる産業では、SiCは以前使用されていたシリコンよりもはるかに優れています。これらは、EVや再生可能エネルギーなどのクリーンエネルギー産業の開発に利用される傾向があり、防衛、航空宇宙、通信など、停電が安全上の観点から有害である可能性があるすべての産業で利用されます。SiCチップへの移行から恩恵を受ける他の多くの産業があり、その多くが新技術を統合しています。これには、人工知能（AI）や機械学習（ML）が含まれます。