SiCパワー半導体とは？未来の社会を支えるキーマテリアル
革新的な製造技術「溶液成長法」で高品質SiCウエハを実現
1. 溶液成長法とは？
AI技術「デジタルツイン」が開発を加速
1. デジタルツインとは？
国内初公開！6インチp型SiCウエハの意義と国内外からの注目
1. 国際会議での先行発表と国内初公開
開発を推進するコンソーシアムメンバー
今後の展望と社会への貢献
1. 関連情報

SiCパワー半導体とは？未来の社会を支えるキーマテリアル

現代社会において、電気自動車（EV）や鉄道、再生可能エネルギーシステム（太陽光発電や風力発電など）は、私たちの生活を豊かにし、持続可能な未来を築く上で欠かせない存在となっています。これらのシステムには、電力の変換や制御を効率的に行うための「パワー半導体」が不可欠です。

従来のパワー半導体には、主にシリコン（Si）が使われてきましたが、より高性能で高効率なデバイスが求められる中、その限界が見え始めていました。そこで注目されているのが、新しい材料である「SiC（シリコンカーバイド：炭化ケイ素）」です。

SiCは、シリコンに比べて以下のような優れた特性を持っています。

高耐圧性: より高い電圧に耐えることができるため、デバイスを小型化しつつ、より大きな電力を扱えます。
低損失: 電力の変換時に発生するエネルギーの損失が少ないため、システムの効率が向上し、省エネに貢献します。
高温動作: 高い温度でも安定して動作するため、冷却システムを簡素化でき、システムの信頼性向上や小型化に繋がります。

これらの特性により、SiCパワー半導体は、電気自動車の航続距離延長や充電時間の短縮、太陽光発電の変換効率向上、データセンターの電力消費削減など、幅広い分野で革新をもたらすことが期待されています。まさに、持続可能な社会の実現に不可欠な次世代のキーマテリアルと言えるでしょう。

革新的な製造技術「溶液成長法」で高品質SiCウエハを実現

SiCパワー半導体の普及には、その基盤となる「SiCウエハ」の性能が重要です。特に、ウエハの「大口径化」と「結晶欠陥の低減による高品質化」が強く求められています。ウエハが大口径化すれば、一度に多くの半導体チップを作れるため、製造コストの削減に繋がります。また、結晶欠陥が少なければ、半導体デバイスの信頼性や性能が向上します。

今回、株式会社オキサイドパワークリスタルを中心とする開発グループは、これらの課題を克服するために、名古屋大学で長年培われてきた独自の製造技術である「溶液成長法（Solution Growth Method）」を基盤として採用しました。

溶液成長法とは？

溶液成長法とは、文字通り「溶液の中から結晶を成長させる」方法です。一般的なイメージとしては、水に砂糖を溶かし、ゆっくりと冷やすことで大きな砂糖の結晶ができるのと似ています。

SiCの場合、具体的には次のようなプロセスで行われます。

炭素（C）でできた坩堝（るつぼ）の中に、シリコン（Si）を投入し、高温で加熱して液体（溶媒）にします。
この液体状のSiの中に、坩堝の炭素が溶け込み、SiCの元となる成分（溶質）が生成されます。
このSiC溶質が溶け込んだ液体の中に、SiCの「種結晶」と呼ばれる小さな結晶を浸します。
適切な温度や圧力の条件下で、種結晶の上にSiCの溶質がゆっくりと析出（結晶として現れること）することで、大きなSiC単結晶が成長していきます。

この溶液成長法は、従来のSiC単結晶育成法である「昇華法」に比べて、原理的に結晶内部の欠陥が少なく、より高品質な単結晶を育成できるという大きなメリットがあります。欠陥の少ない高品質なSiCウエハは、パワー半導体の性能を飛躍的に向上させる可能性を秘めているのです。

AI技術「デジタルツイン」が開発を加速

SiCウエハの育成は非常に複雑で、最適な条件を見つけるには膨大な時間とコストがかかります。そこで、開発グループは、AI技術の一つである「デジタルツイン（Digital Twin）」をプロセス最適化に活用しました。

デジタルツインとは？

デジタルツインとは、「現実世界の物理的なモノやプロセスを、仮想空間上にデジタルでそっくりそのまま再現する技術」を指します。まるで現実世界に双子（ツイン）がいるかのように、仮想空間で様々なシミュレーションや分析を行うことができます。

SiCウエハの育成プロセスにデジタルツインを適用することで、具体的には以下のようなメリットが生まれます。

仮想空間でのシミュレーション: ウエハ育成時の温度や濃度、液体の流れといった様々なパラメータ（条件）を、現実の実験を行うことなく仮想空間で高速にシミュレーションできます。
条件探索の効率化: 膨大な数の条件の中から、高品質なSiCウエハを育成するための最適な条件を効率的に見つけ出すことが可能になります。
開発期間の短縮とコスト削減: 現実世界での試作や実験の回数を大幅に削減できるため、開発期間が短くなり、それに伴うコストも抑えることができます。

AIデジタルツイン技術は、熟練の研究者の経験や勘だけに頼るのではなく、データに基づいた科学的なアプローチで、これまで難しかった大型化と結晶品質向上の両立を可能にしているのです。

国内初公開！6インチp型SiCウエハの意義と国内外からの注目

今回、試作に成功したのは「6インチp型SiCウエハ」です。SiCウエハには、電気を通す仕組みの違いによって「n型」と「p型」があります。

n型ウエハ（薄緑色）: 主に窒素などをドーピング（不純物を加えること）することで、電子が電荷を運び、電気が流れるようになります。現在、一般的にパワー半導体で採用されているタイプです。
p型ウエハ（青色）: アルミニウムなどをドーピングすることで、正孔（電子の抜け穴のようなもの）が電荷を運び、電気が流れるようになります。

特に「p型SiCウエハ」は、超高耐圧なパワーデバイスの実現に不可欠とされており、直流送電システムや大規模データセンター向けの電源システムなど、次世代の社会インフラを支える上で非常に重要なキーマテリアルです。しかし、n型に比べて製造が難しく、その開発は世界的に見ても大きな課題とされてきました。

国際会議での先行発表と国内初公開

開発グループは、2025年9月に韓国・釜山で開催されたSiCに関する重要な国際会議「ICSCRM2025（International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2025）」において、溶液成長法による6インチp型SiCウエハおよび6インチ・8インチn型SiCウエハを展示しました。この際、p型SiCウエハの出展は、日本企業としては初めての快挙であり、国内外から大きな注目を集めました。

そして今回、このICSCRM2025で大きな反響を呼んだp型SiCウエハが、いよいよ日本国内で初公開されます。展示の機会は、東京ビッグサイトで2025年12月17日から19日まで開催される半導体製造技術の展示会「SEMICON Japan 2025」です。

SEMICON Japan 2025では、6インチp型SiCウエハに加え、6インチおよび8インチのn型SiCウエハも展示され、溶液成長法によって得られた大口径かつ低欠陥のSiC結晶の最新成果が紹介される予定です。

開発を推進するコンソーシアムメンバー

今回の画期的な成果は、複数の企業と研究機関が協力し、それぞれの強みを持ち寄ることで実現しました。この開発グループは、国立研究開発法人新エネルギー・産業産業技術総合開発機構（NEDO）のグリーンイノベーション基金事業「次世代デジタルインフラの構築」プロジェクトの一環として、研究開発を進めてきました。

主要なコンソーシアムメンバーは以下の通りです。

株式会社オキサイドパワークリスタル: 株式会社オキサイドの100%子会社として2024年10月に設立され、パワー半導体向け材料の事業を承継。大学発シーズである溶液成長法と、AIデジタルツイン技術・育成技術を組み合わせ、大型化と結晶品質向上の両立に取り組んでいます。
マイポックス株式会社: 「塗る」「切る」「磨く」のコア技術を基盤に、半導体ウエハなどのハイテク分野で強みを発揮。SEMICON Japan 2025の展示ブースも担当します。
株式会社UJ-Crystal: 名古屋大学発スタートアップとして2021年に設立。名古屋大学宇治原教授のシーズ技術である超高品質SiC溶液成長法によるSiCウエハの研究開発と事業化を目指しています。
アイクリスタル株式会社: 名古屋大学発スタートアップ。AIを活用したプロセスインフォマティクス技術を駆使し、SiC結晶成長プロセスの最適化ソリューションを提供しています。
国立研究開発法人産業技術総合研究所先進パワーエレクトロニクス研究センター: 日本最大級の公的研究機関として、社会課題の解決と産業競争力強化を目指し、研究開発を推進しています。
国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学未来材料・システム研究所: 「自由闊達な学風」のもと、世界屈指の研究成果を誇る指定国立大学法人。本学の未来エレクトロニクス集積研究センターは、次世代省エネルギーデバイス研究を推進しています。

これらの機関が連携し、それぞれの専門知識と技術を結集することで、SiCパワー半導体の実用化に向けた大きな一歩を踏み出しています。

今後の展望と社会への貢献

オキサイドパワークリスタルを中核とする開発グループは、大学発の革新的な溶液成長法と、自社およびパートナー企業が持つAIデジタルツイン技術や育成技術を組み合わせることで、これまでSiCウエハ開発の大きな課題であった「大型化」と「結晶品質向上」の両立を着実に進めています。

今後も、NEDOグリーンイノベーション基金事業との連携のもと、社会実装に向けた段階的なステップを確実に踏んでいくことで、以下のような社会貢献を目指しています。

電力損失の低減: SiCパワー半導体の普及により、電力変換時のエネルギーロスが減少し、社会全体の省エネルギー化に貢献します。
カーボンニュートラル社会の実現: 再生可能エネルギーの効率的な利用や電気自動車の普及を加速させることで、温室効果ガスの排出量削減に繋がり、カーボンニュートラル社会の実現に大きく寄与します。

今回の6インチp型SiCウエハの国内初展示は、日本のSiCパワー半導体技術が世界の最先端を走ることを示す重要なマイルストーンとなるでしょう。この技術が社会に広く普及することで、私たちの生活がより豊かで持続可能なものになる未来が期待されます。