豊田合成が、電力変換や入出力制御に使う窒化ガリウム（ＧａＮ）パワー半導体の開発を急いでいる。基板に対して垂直方向に電気を流す構造を採用し、１チップの電流が５０アンぺア以上と世界最高クラスの大電流化を実現した。パワー半導体はエネルギーの有効活用の観点から次世代の社会インフラ構築に欠かせない。電気自動車（ＥＶ）や送電システム、産業機器向けなど広く需要を見込み２０２１年頃の量産化を目指す。

　ＧａＮは青色発光ダイオード（ＬＥＤ）の材料として知られる。豊田合成は１９８０年代から青色ＬＥＤの開発に着手し、後にノーベル物理学賞を受賞する赤崎勇名城大学教授らとともに実用化の研究を進めてきた。ＬＥＤ向けに培ったＧａＮの結晶化の知見などを生かし、高出力と高周波を両立する半導体デバイスを開発中だ。

　シリコンに代わる次世代パワー半導体の市場を巡っては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が実用化で先行する。例えばＪＲ東海が２０年度に導入予定の新型車両「Ｎ７００Ｓ」には、床下の駆動システムにＳｉＣ製の素子が採用され、駆動モーターの小型化で１台車当たり約１４０キログラムの軽量化につながる見込みだ。このほか基板に対して水平に電気を流す「横型」のＧａＮ半導体の実用化研究も進んでおり、豊田合成には「後追いでは勝てない」（同社幹部）との危機感があった。

　そこで豊田合成が採用したのが、基板に対して垂直方向に電気を流す「縦型」構造だ。縦型はチップ全体に電気を流せる。大電流化が可能となり、パワーデバイスの小型化につながる。製造コストなどの課題はあるものの、ワイヤレス給電といった新たな半導体デバイスの市場を開拓できると見る。

　豊田合成は今春、縦型ＧａＮの試作品を出品したところ半導体デバイスメーカーや車載部品メーカーなどから引き合いがあった。橋本正一副社長は「電力システム全体の効率化につなげるため、デバイスメーカーなどとの協業を進めたい」と、他社と連携し実用化する考えを示す。２１年をめどに４インチサイズで市場に参入する計画だ。