【小粒でピリリと辛い人参？】ロームに聞いた、半導体がEV進化のためにしてくれること
2012年にはすでに車載向け使用を開始
ジーカーと言えば、ボルボやロータスを有し、今や世界トップ10規模となったブランドであるジーリーが、現在力を入れている電気自動車専用のブランドだ。ここにきて日本への展開についても漏れ聞こえてきているジーカーの3車種に、日本最大手半導体メーカーであるロームの半導体が採用された。 【写真】フランス・ヴァレオ社とパワートレインを共同開発 画像はこちら (2枚) ロームとジーリーの両社は2018年からすでに技術交流を開始しており、2021年にはSiC（シリコン・カーバイド）パワーデバイスを中心に戦略的パートナーシップを締結している。 ちなみにロームは、2010年に世界で初めてSiC SBD（ショットキー・バリア・ダイオード）とSiC MOSFET（メタル・オキサイド・セミコンダクター・フィールド・エフェクト・トランジスタ） の量産に成功し、2012年には車載向けの使用を始めたトップランナー。現在の『SiC MOSFET』は第4世代となる。 EVの駆動部は、誕生から数十年の間にさまざまな進化を遂げてきた。xEVと呼ばれる次世代電動車では、『3in1』と呼ばれる駆動用モーター、減速機、そしてモーターに回るタイミングを指示するトラクションインバータが一体になっているものが一般的だ。ジーカーにおいては、このトラクションインバータに、ロームの第4世代SiC MOSFETベアチップが使用されている。 MOSFETとは、電界効果トランジスタ (FET) の一種で、トラクションインバータ内部においてスイッチのような役割を果たすもの。つまり『SiCでできた、とても小さい電流制御装置』がSiC MOSFETだ。
硬くて扱いにくいけれど高性能、それがSiC
そもそもSiCとは素材の名前で、正しくはシリコン・カーバイドという。Si（ケイ素）とC（炭素）で構成される化合物半導体だ。これまで使用されてきたSi（シリコン）に比べると、SiCは絶縁破壊電界強度が10倍、バンドギャップが3倍という性質を持つ。熱に強くて、高温動作、低損失などが求められるEVのトラクションインバータには最適な素材だ。 一方、とても硬い素材となるので、磨いたり切ったり、加工するのが難しい。硬さの指標となる新モース硬度でいうと、ダイヤモンドが15のところ、13という数値だ。加工が難しければ、その分コストもかかる。 それでもSiCのMOSFETを採用したトラクションインバータを搭載すれば、高効率化により電費にして3～7％の改善が見込めるという。しかも、高温耐性を生かして、インバータの冷却器の重量、サイズを小さくすることも可能。つまり、システムコストで考えると、費用削減につながる。 さらに、リチウムイオン電池の容量を小型化すれば、車重は軽くなるし、デザインの自由度も広がって、より空気抵抗を考慮したデザインにすることもできる。そうすればさらに電費はよくなる、という相乗効果が見込めるというわけだ。 『小さくて軽くて性能のいい駆動部を作る』ということが、ロームの半導体がEVの進化において大いに役立つ部分だと言えるだろう 。
