平成２６年度
特許出願技術動向調査報告書（概要）
パワー半導体デバイス
平成２７年３月
特 許 庁
問い合わせ先
特許庁総務部企画調査課 知財動向班
電話：０３－３５８１－１１０１（内線２１５５）
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要
約
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資
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第
(a)PN接合
部
陰極（ ソー ) 陽極(アノー )
n+
陰極（ ソー ) 陽極(アノー )
n n+
(ｂ)PIN (c) n p
陰極（ ソー ) 陽極(アノー )
n+ p
第 章 ワ 半 体 の 技 術 の 概 要
ワ 半 体 電 力 制 御 や 変 換 供 給 行 う 半 体 素 子 あ
自 動 車 や 鉄 遈 い 産 業 機 器 用 途 再 生 能 用 途 ン や
冷 蔵 庫 民 生 機 器 用 途 幅 広 用 い 日 企 業 強 い
あ 近 省 策 要 性 増 ワ 半 体 注
目 度 い 今 後 場 規 模 大 測 い
中 国 い 需 要 大 応 急 務 あ ワ 半 体
用 い 機 器 潜 的 国 場 大 い え 中 国 製 造 機 器 輸 出 多 い
世 界 ワ 半 体 一 大 消 費 国 能 性 あ 中
国 場 大 見 込 日 米 国 欧 州 企 業 様 々 形 中 国 進 出
中 国 国 企 業 競 激 考 え う 状 況 長
想 中 国 場 い 業 展 開 中 国 ワ 半 体 知
動 向 調 査 析 必 要 性 高 い
調 査 ワ 半 体 関 中 国 特 許 出 願 録 実 用 新 案
細 調 査 析 中 国 企 業 等 技 術 開 動 向 知 戦 略 明
国 企 業 展 開 行 う 際 必 要 競 力 向 目
的
第 節 ワ 半 体 そ の 調 査 象
主 要 ワ 種 類 動 作
Diode
整 流 作 用 素 子 あ P型 半 体 N型 半 体 接
半 体 層 電 極 設 形 PN接
1-1(a) 方 向 電
電 流 流 逆 逆 方 向 電
電 流 流 い
1-1 構 造
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PN接 ワ 中 現 使 わ い
素 子 あ PN 接 以 外 PN 接 界 面 耐 高 あ PIN
1-1(b) SBD：Schottky Barrier Diode
1-1(c) 幾 種 類 あ 近 ワ ン 半 体 料SiC
用 い 耐 向 ワ SBD 実 用 注 目 い
Thyristor
1-2 示 う P型 N型 半 体
PNPN 接 構 造 い 電 流 ン 状 態 状 態
安 定 状 態 保 持 半 体 素 子 あ 2端 子 及 3 端 子
あ 3 端 子 ン 能
ン GTO 含
1-2 構 造
ン Bipolar Transistor
ン P型 N型 半 体 NPN PNP 接
ン 電 極 い
間 電 状 態 間 電 流 流
間 電 流 流
ワ 裏 面 形 縦 型 構 造 採 用
多 1-3 う 構 造 採 用 高 耐 高 電 流 密 度
実 現 い
陰極（ ソー )
陽極(アノー ) (a)2端子
n n+
p
p+
p+n 陰極( ソー )
ー
陽極(アノー ) n+
p
p+
(b)3端子 陰極（ ソー )
陽極(アノー ) (a)2端子
n n+
p
p+
p+n 陰極( ソー )
ー
陽極(アノー ) n+
p
p+
(b)3端子
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1-3 ン 構 造
絶 縁 型 電 界 効 果 ン MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
絶 縁 型 電 界 効 果 ン や LSI 信 系
主 力 あ ワ い 代 表 的 広 用 い
い 場 ン 様 縦 型 構 造 1-4
多 い 電 形
ン 間 電 流 流
1-4 縦 型MOSFET IGBT 構 造 構 造
(a) MOSFET (b) IGBT
)絶 縁 ン IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor
絶 縁 ン ン MOSFET 組
わ ワ 構 造 1-4(b) 示 IGBT
大 電 流 高 耐 ン 抵 抗 特 性 MOSFET 高 速 性 い う 両 方 特 長 わ 持 あ
ー
p
n-
n+ n+
p ソース
レイン n+
ー
p
n-
n+ n+
p ソース
レイン n+ シリ ン 型基板
ベース エミッタ レクタ
型 ン 縦型 ン
n p
ベース エミッタ
レクタ n+
n+ シリ ン 型基板
ベース エミッタ レクタ
シリ ン 型基板 ベース エミッタ レクタ
型 ン 縦型 ン
n p
ベース エミッタ
レクタ n+
n+
ー
p
n-
n+ n+
p エミッタ
レクタ p+
ー
p
n-
n+ n+
p エミッタ
レクタ p+
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高 電 子 移 動 度 ン HEMT:High Electron Mobility Transistor
高 電 子 移 動 度 ン 異 半 体 接 界 面 界 面 形
2 元 電 子 利 用 電 界 効 果 ン あ
構 造 1-5 示 最 初 開 HEMT 素 系 料 用 い
AlGaAs/GaAs-HEMT あ ワ 1-5 示 AlGaN/GaN-HEMT
主 用 い InP 用 い InAlAs/InGaAs-HEMT
幾 構 造 開 い HEMT HFET Heterostructure Field Effect Transistor
1-5 高 電 子 移 動 度 ン HEMT 構 造
ワ 技 術 動 向
前 代 表 的 ワ い 明 遃 去 現 ワ
技 術 動 向 及 将 来 技 術 展 望 い 述
ワ 変 遤
ン 明 1950 代 信 系 い ワ
歴 始 考 え 後1960 代 格 的 電
力 制 御 用 実 用
1970 代 後 半 場 ワ MOSFET 1980 代 入 徐 々
ン 場 奪 い MOSFET ン 高 速 動 作
優 MOSFET 技 術 的 進 歩 高 耐 及 損 失 大 進 展
電 駆 動 能 駆 動 回 路 損 失 簡 素 能
あ あ 1985 場 投 入 IGBT 高 電 領 域 MOSFET
ン 抵 抗 後 高 性 能 開 MOSFET や
徐 々 IGBT 置 換 わ い 状 況 い
ン Si 用 い 主 あ 性 能 伸
飽 和 あ 炭 ン SiC 窒 GaN 酸
Ga2O3 ン い ワ ン 半 体 用 い
注 目 い ン Si 用 い
比 耐 ン 抵 抗 点 利 あ 高 温 使 用 能 各 研
究 機 関 精 力 的 開 進 い 以 報 告 書 ン 炭
ン ン 窒 酸
AlGaN
GaN
基板
ソース ー レイン
2次元電子 ス AlGaN
GaN
基板
ソース ー レイン
2次元電子 ス
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料 表 主 Si SiC GaN Ga2O3 学 式 用 い
Si系 ワ 技 術 動 向
現 主 要 ワ あ MOSFET IGBT 技 術 動
向 概 観 両 者 共 様 々 技 術 革 新 特 性 改 善 い
MOSFET 技 術 動 向
MOSFET 場 ン 電 抵 抗 電 降 Vch 層
ン 間 高 抵 抗 層 電 降 VAC 和 Vch 微 細
減 微 細 ン 電 減 い 現 0.3μm程 度
微 細 ン 採 用 Vch 無 視 う い
ン 型 ン 溝 側 面 形 微 細
面 積 当 幅 増 大 ン 抵 抗 減
1-6
1-6 ン 型 ワ MOSFET 構 造
超 接 ン ン 構 造 用 い VAC 更
ン 電 減 わ 電 力 損 失 減 示 超 接 構 造 持
ワ MOSFET 製 品 い 従 来 ワ MOSFET構 造 超 接 構 造 比 較
1-7 示 超 接 技 術 層 表 面 垂 直 P層N層
領 域 隣 接 交 互 配 置 方 向 電 時 通 状 態
逆 方 向 電 時 P層 及 N層 両 側 空 乏 電 界 均 一 高
耐 超 接 P 層 N 層 層 厚 薄
純 物 濃 度 比 較 的 高 濃 度 空 乏 耐 比 較 ン 抵 抗
更
最 初 製 品 Si 超 接 MOSFET あ 最 近 やIGBT
い 超 接 構 造 検 討 い Si SiC 超 接 構 造
検 討 い
レンチ構造
レイン
酸化膜 (SiO2) ー
ソース
p
n- n+ n+
レンチ構造
レイン
酸化膜 (SiO2) ー
ソース
p
n- n+ n+ n+
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要
約
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第
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第
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部
1-7 従 来 ワ MOSFET構 造 超 接 構 造
IGBT 技 術 動 向
IGBT MOSFET 様 微 細 性 能 向
え ン 採 用 更 特 性 向 果 い
MOSFET 様 あ 1-8 FZ ン ン 採 用 薄
FS 層 入 始 様 々 改 良 ン 電
ン 損 失 含 IGBT 性 能 々 改 善 い
IGBT 開 初 期 段 階 日 技 術 あ IGBT
い 日 優 置 あ
1-8 ン 型IGBT 構 造
MOSFET IGBT共 場 急 速 特 性 向 場 獲 得 現 様 々
構 造 改 良 い 各 応 用 性 能 要 求 わ 製
品 ン い う 方 向 研 究 開 想
レクタ エミッタ
レンチ構造 酸化膜
(SiO2) ー
p
n-
Ｐ+ n+
レクタ エミッタ
レンチ構造 酸化膜
(SiO2) ー
p p
n-
Ｐ+ n+ n+
(a)従来 ワ MOSFET n+
p+ n+ p+ n+ p+
ソース ー
レイン n-
n+ n+
(b)超接合 ン ン 構造
n+ n
p p n p
p+ n+ np+ n+p+
+ n+
ー ソース
レイン (a)従来 ワ MOSFET
n+
p+ n+ p+ n+ p+
ソース ー
レイン n-
n+ n+
(a)従来 ワ MOSFET n+
p+ n+ p+ n+ p+
ソース ー
レイン n-
n+ n+
n+
p+ n+ p+ n+ p+
ソース ー
レイン n-
n+ n+
(b)超接合 ン ン 構造
n+ n
p p n p
p+ n+ np+ n+p+
+ n+
ー ソース
レイン
(b)超接合 ン ン 構造
n+ n
p p n p
p+ n+ np+ n+p+
+ n+
ー ソース
レイン n+ n
p p n p
p+ n+ np+ n+p+
+ n+
ー ソース
レイン
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部
ワ ン 半 体 料 技 術 動 向
Si 特 性 改 善 限 界 近 あ ワ ン
半 体 料 開 進 い 体 的 SiC GaN Ga2O3
ン い 半 体 料 開 あ ワ ン
半 体 料 用 い Si 比 層 厚 薄 熱 損
失 原 因 ン 抵 抗 高 温 動 作 能 あ 以 SiC
GaN Ga2O3 ン 用 い ワ 関 技 術 動 向 い 述
SiC ワ 技 術 動 向
現 主 ワ 用 供 給 い 昇 華 再 結 晶 法 用 い
長 SiC あ 昇 華 再 結 晶 法 長 速 度 遅 い Si 比 高
価 あ 結 晶 多 い 現 い 最 大 あ 6 ン
密 度
1) 1
個 ㎠ 以 転 密 度 10,000 個 ㎠ 電 密 度 3,000個 ㎠ 以 程 度 あ
製 品 状 況 2001 ン ン
欧 州 場 投 入 機 SiC ワ 実
用 入 ン 用 ン 関 接 型 電 界 効 果
ン JFET い MOSFET 開 両 既 応 用 製 品
搭 載 始 い
料 開 状 況 RAF 法 Repeated a-face Method 適 用 始 結
晶 品 質 向 目 指 開 推 進 い 液 相 長 法 開
Si-Cr 系 溶 媒 用 い 長 速 度 向 技 術 進 展 見
開 状 況 IGBTや 超 接 構 造 検 討 い 点 注
目 IGBT 開 い n IGBT 型 長 後
転 CMP 行 う 方 法 え 液 相 長 法 超 抵 抗 p型 層 用
い 方 法 検 討 い
GaN ワ 技 術 動 向
GaN 結 晶 HVPE 気 相 長 法 商 品
い SiC 更 結 晶 長 速 度 結 晶 密 度 大 い ワ
用 Si SiC 等 GaN系 半 体
長 通 常 用 い
い
最 初 製 品 GaN-HEMT SiC 用 い 携 電 地 局 ワ ン
用 あ 後 SiC 安 価 Si 用 い 電 力 変 換 用
開 活 現 耐 600V ン 供 給 始 い 電
力 変 換 用 安 全 観 点 動 作 求 電
1)
通 転 い 転 芯 付 近 存 大 格 子 緩 和 形 直 2～3
μm 中 空 芯
編
要
約
第
部
第
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第
部
第
部
第
部
第
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資
第
部
第
部
時 2 元 電 子 消 去 い 必 要 あ
様 々 構 造 提 案 い 信 頼 性 や 歩 留 等 観 点 含 最 適
構 造 追 求 今 後 想
Ga2O3 ワ 技 術 動 向
Ga2O3 SiC GaN 大 ン 持 半 体 あ 絶 縁 破 壊 電 界
非 常 高 ワ 用 い 場 SiC GaN 凌 駕 高 効 率 損 失
期 Ga2O3結 晶 様 方 法 融 液 長 能
的 SiC GaN 利 考 え い
2012 Ga2O3 半 絶 縁 性 MBE Molecular Beam Epitaxy 形 Ga2O3 用 い MESFET 開 250V ン 耐 確 並 行
開 SBD 150V 耐 確 い 2014 Al2O3 絶
縁 膜 ン 耐 370V ン MOSFET 開
Ga2O3 ワ 開 歴 浅 良 好 p型 結 晶 得
ン 技 術 大 作 製 技 術 開 課 多 い
ン ワ 技 術 動 向
ン 絶 縁 破 壊 電 界 や 電 荷 移 動 度 優 特 性 持 高 耐 電
損 失 高 速 応 答 ワ 応 用 期 い ン
自 体 ン 熱 部 料 あ 高 温 耐 え 高 温 電 流 密 度
世 代 ワ 料 礎 的 研 究 進 い
関 15 高 速 ン 速 度 60
損 失 特 性 持 1A 報 告 い
今 後 大 面 積 製 造 技 術 や 高 品 質 膜 長 技 術 結 晶 関 連 技 術
ン 伴 う 設 計 技 術 技 術
い 研 究 開 時 進 展 い 想
参 考 文 献
1 Sze, S. M.; Ng, Kwok K. Physics of Semiconductor Devices 3rd ed., Wiley - Interscience, 2007
2 電 子 情 報 技 術 産 業 協 会 JEITA . わ ！ 半 体 2012 版 . 産 業 社, 2012
3 今 孝 監 . ワ ン . R&D ン ン , 2002
4 奥 元 . 世 代 ワ 半 体. , 2009
5 舟 木 剛. 新 料 半 体 ワ 開 利 用 関 現 状 課 . 電 気 学 会 全 国
大 会 講 演 論 文 集. 愛 媛, 2014-03-18/20
6 浪 弘 之 . 特 集, 実 用 向 速 SiC半 体 周 辺 技 術 開 世 代
組 . 業 料. 2014, vol. 62, no. 3, p. 17-61.
7 木 恒 暢. 高 耐 SiC ワ 進 展 課 . 固 体 物 理. 2014, vol.49, no.1, p.35-43. 8 地 徹. GaN ワ 最 近 開 状 況 課 . 電 気 学 会 電 子 研 究 会 資 料.
2014, vol. EDD-14, no. 39-49, p. 7-11.
9 Ueda, Tetsuzo. Reliability issues in GaN and SiC power devices. IEEE International Reliability Physics Symposium. 2014, vol. 1, p. 260-265.
10 東 脇 高. 酸 ワ 研 究 開 . FC Report. 2014, vol.32, No. 1, p. 12-15.
編
要
約
第
部
第
部
第
部
第
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第
部
資
第
部
第
部
第
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第 節 ワ 半 体 の 応 用 産 業 の 概 要
情 報 通 信 技 術 展 支 え 電 子 学 電 力 変
換 や 制 御 応 用 ワ 近 大 注 目 集 う
半 体 ワ 利 用 ワ 電 気 利
用 効 率 大 削 減 効 果 環 境 荷 減 推
進 期 い
体 的 ン 冷 蔵 庫 洗 濯 機 ン 代 表 う 新
規 ワ 技 術 入 無 停 電 電 源 装 置 陽 電 用 ワ ン
自 動 車 駆 動 装 置 既 存 ワ 応 用 製
品 高 効 率 型 進 展 い 用 途 求 電 力 容 周 波 数
異 使 用 ワ 各 応 用 製 品 適 種 類 や 構 造 遥 択
例 え 型 情 報 通 信 機 器 家 電 製 品 電 源 自 動 車 駆 動 系 以 外 電 装 品 電 力 MOSFET ン 車 両 駆 動 系 産 業 用 無 停 電 電 源 装 置 散 電 源
陽 風 力 電 等 中 電 力 IGBT 鉄 鋼 延 機 電 変
電 設 大 電 力 使 わ 多 い ワ
歴 長 い 鉄 遈 車 両 駆 動 系 や 照 明 照 度 制 御 う 中 電 力
電 力 従 来 使 わ い 最 近 中 電 力 以 IGBT や
MOSFET ン 徐 々 置 換 わ い 傾 向 見
高 効 率 関 回 路 技 術 的 手 法 技 術 的 手 法 あ
技 術 的 手 法 高 効 率 構 造 改 良 半 体 料
遥 択 い う 手 段 あ 構 造 改 良 ン 構 造 や 超 接
構 造 適 用 進 半 体 料 遥 択 SiC や GaN ワ
ン 半 体 用 い 実 用 段 階 迎 え い
SiC SBD 最 初 場 投 入 Si-IGBT 組 わ 産 業 用
駆 動 回 路 使 用 い All-SiC 変 換 器 SiC-MOSFET SiC-SBD
組 場 損 失 装 置 型 実 証 う
GaN 携 地 局 ワ ン 用GaN-HEMT 最 初 製 品 い
電 力 変 換 用 開 活 GaN-HEMT 用 い ン 採 用
徐 々 始 い
SiC や GaN 信 頼 性 や 関 解 決 課 抱 え い
場 今 後 大 期 い
編
要
約
第
部
第
部
第
部
第
部
第
部
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資
第
部
第
部
半 体領域
電極構造配線構造
終端部
ン
< >
素子
特徴点 特徴点
製造
結晶成長
半 体成膜
表面形状加工 断 研磨等
ン
検査評価
設計 ン 民生機器 情報通信機器
応用
ン MOSFET IGBT JFET MESFET
そ 他
素子 種類
ワ 半 体 製品
－ －
－ －
基板 材料
Si SiC GaN Ga2O3 ン そ 他 医療機器
産業機器 電力
輸送機器
そ 他
基板 種類
SOI そ 他
高耐圧高破壊耐 損失 高速 高周波 大電流 応 温度変 策
寄生素子 策 電磁波 策 型 軽 集積 信頼性長 命 製造容易 歩留ま 向
基板 減少 結晶配向制御 坦 大口 成長速度向 製造容易 歩留ま 向
課題
第 節 ワ 半 体 の 技 術 の 概 要 技 術 俯 瞰
ワ 半 体 技 術 瞰 1-9 示 技 術 瞰 今 回 調 査
い 着 眼 点 技 術 目 概 要 及 調 査 象 あ ワ 半 体 主 要
応 用 産 業 表 い
ワ 半 体 用 い 半 体 料 Si SiC GaN あ
う 料 ン MOSFET 素 子 形
い う ワ 半 体 製 品 形 態 応 用 産 業 利 用
技 術 瞰 中 央 部 う 料 応 用 産 業 物 流 示 い
調 査 い 象 特 許 出 願 う 流 関 連 い 注
目
調 査 象 特 許 出 願 技 術 的 特 徴 点 観 点
及 製 造 方 法 装 置 観 点 類 技 術 瞰 部
観 点 主 要 要 素 技 術 部 製 造 観 点 主 要 要 素 技
術 示 い
ワ 半 体 要 求 特 性 一 般 応 用 産 業 異 要 求 特 性
応 技 術 課 関 観 点 技 術 特 徴 明 要 考 え
技 術 瞰 部 着 目 課 示 技 術 動 向 課
観 点 適 把 握 う 課
課 区 い
1-9 ワ 半 体 技 術 瞰
編
要
約
第
部
第
部
第
部
第
部
第
部
資
第
部
第
部
第
部
第 章 市 場 環 境 調 査
第 節 ワ 半 体 の 市 場 の 俯 瞰
ワ 半 体 場 環 境 い 中 国 場 情 報 中 心 調 査 調
査 象 ワ 半 体 ワ 整 流 SBD FRD 等
ワ ン BJT ワ MOSFET IGBT 等 ワ
MOSFET IGBT ン ン ワ IPM
等 象 い 電 源 用ICや ワ ン 用IC等 含 い い
ワ 半 体 情 報 通 信 機 器 民 生 機 器 産 業 機 器 自 動 車 電 鉄 新
陽 電 風 力 電 電 力 送 電 幅 広 い 使 わ い
産 業 用 ン 向 駆 動 用 汎 用 ン
作 機 械 や ワ 半 体 い 素 子 あ
電 気 自 動 車 HEV 電 気 自 動 車 EV 駆 動 系 ワ ン
や ワ ン ワ 半 体 利 用 い 身 近
省 ン 洗 濯 機 冷 蔵 庫 ン DC-AC変 換 器
急 速 大 い う 背 損 失 高 効 率 ワ 半 体
需 要 着 実 大 い
用 途 求 電 力 容 周 波 数 異 1種 類
応 領 域 数 種 類 ワ 半 体 必 要
わ 携 電 情 報 通 信 機 器 ン 電 源 電 力 主 MOSFET
使 わ 用 ン ン HEV/EV 電 車 無 停 電 電 源 装 置 UPS
散 電 源 大 電 力 主 IGBT 使 わ 鉄 鋼 延 機 高 直 流 電
源 超 大 電 力 従 来 使 わ い ン
GTO え 近 高 耐 向 IGBT 用 い い
ワ 半 体 現 製 品 大 半 Si 用 い あ Si
以 損 失 難 い い 性 能 限 界 あ 識
SiC や GaN ン 用 い ワ 半 体 開
進 い 新 料 ワ 半 体 場 形
い い
第 節 ワ 半 体 の 世 界 市 場 動 向
世 界 ワ 半 体 場 規 模 2005 110億 2013 147
億 長 間 均 間 長 率 3.7 あ 今 後 場 大
2018 約190億 遉 見 込 い
個 半 体 比 率 高 い ワ 半 体 場 調 増
わ 流 応 用 向 場 好 調 遃 敏 応
刃 状 場 推 移 示
応 用 世 界 ワ 半 体 場 規 模 推 移 2-1 示 2010 以 降
場 産 業 機 器 Industrial 民 生 機 器 Consumer 自 動 車 Automotive 大
占 長 あ 2013 3 全 体
77 占 い
編
要
約
第
部
第
部
第
部
第
部
第
部
第
部
資
第
部
第
部
2-1 世 界 ワ 半 体 場 応 用 推 移
出 ：IHS MCTR 作
世 界 ワ 半 体 場 2013 2-2
示 ン ン 欧 州 13 2013
世 界 場 総 売 147億 あ 社 売 約19億 あ い
2 菱 電 機 3 ST 欧 州 あ 社
示 18 社 日 米 欧 企 業 あ 世 界 半 体 全 体 場 約 3,000
億 2013 あ 2014/6/3 WSTS ン 比 較
半 体 場 全 体 約20 1 場 多 企 業 参 入 い
2-2 世 界 ワ 半 体 場 2013
出 ：IHS MCTR 作
0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 20,000
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 US$M
Automotive
Industrial
Consumer
Wired Comm
Wireless Comm Data Process
Infineon Technologies
13.2%
Mitsubishi 7.1%
STMicroelectronics Fairchild 6.0%
Semiconductor 5.7% International
Rectifier
5.7% Vishay Intertechnology
5.7% Renesas
Electronics Corporation
5.0% Toshiba
4.8% Fuji Electric
4.7% ON Semiconductor
4.4% Semikron
International 3.4%
ROHM Semiconductor
2.2%
NXP 2.0% Alpha & Omega
Semiconductor 1.8% Microsemi
1.8% Diodes
1.8% Shindengen Electric
Manufacturing 1.7%
Sanken Electric Company
1.5% ABB 1.4%
Others 18.7%
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第
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第
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資
第
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第
部
第
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ワ 半 体 場 地 域 特 徴 い 述 地 域 日
中 国 米 欧 州 日 中 国 以 外
ン BJT 耐 MOS 高 耐 MOS IBGT
IBGT ン ン ワ (IPM) ワ ン
(WBG) 集 計 世 界 全 体 地 域 構 比 2-3 示
中 国 ワ 半 体 場 特 徴 日 米 欧 比 ワ ン 比
率 71 極 高 い 挙 日 50 米51 欧 州44
ワ 一 あ ン ン ワ IPM 比 率 大 い
物 家 電 や 商 業 用 空 調 機 等 ン 向 応 用 世 界 場 約72 中 国 場 あ
日 米 欧 場 IGBT 比 率 高 い 特 徴 あ ン
ワ 採 用 進 い 思 わ
比 率 中 国 比 高 見 え 場 規 模 大 差 い
以 場 産 業 用 ン 向 ン
採 用 ワ IGBT 区 い
的 応 要 製 品 IPM 場 含 い い
2-3 世 界 ワ 半 体 場 構 比 2012
出 ： 富 士 経 済 2013 版 世 代 ワ ワ 関 連 機 器 場 現 状 将 来 展 望
MCTR 作
26%
BJT 3% 耐圧MOS
17%
高耐圧MOS 20% IGBT
4% 6% IGBT
20% IPM
4% WBG
0%
e)
12%
BJT 15%
耐圧MOS 30% 高耐圧MOS
15% IGBT 6% 5% IGBT
8%
IPM 9%
WBG 0%
b) 中国
11%
BJT 4%
耐圧MOS 39% 高耐圧MOS
22% IGBT
5% 7%
IGBT 7%
IPM 2%
WBG 3%
c) ほ
26%
BJT 1%
耐圧MOS 32% 高耐圧MOS
13% IGBT
4% 1% IGBT
23%
IPM
0% WBG0%
f) 米
30%
BJT 1%
耐圧MOS 11% 高耐圧MOS
26% IGBT
5% 1% IGBT
23% IPM
2% WBG
1%
d) 欧州
18%
BJT 7%
耐圧MOS 27% 高耐圧MOS
19% IGBT
5% 4%
IGBT 14%
IPM 5%
WBG 1%
a) 世界
編
要
約
第
部
第
部
第
部
第
部
第
部
第
部
資
第
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第 節 ワ 半 体 の 中 国 市 場 動 向
中 国 ワ 半 体 場 規 模 2005 21.8億 世 界 場
約20 2013 38.9億 27 長 間 均 間 長
率 7.5 世 界 場 均 間 長 率 3.7 約 2倍 あ 2013 以 降 均 間 長 率 8 世 界 場 5.2 長 2018 約57億 世 界 場 約30
規 模 遉 測 い 応 用 中 国 ワ 半 体 場 規 模
推 移 2-4 示
2-4 中 国 ワ 半 体 場 応 用 推 移
出 ：IHS MCTR 作
2005 ～2013 応 用 場 規 模 民 生 機 器 Consumer 情 報 機 器 Data Process 産 業 機 器 Industrial 自 動 車 Automotive 向 い 2014
産 業 機 器 情 報 機 器 抜 2016 自 動 車 Automotive 向 第3
測 い 中 国 い 産 業 機 器 及 自 動 車 高 長 あ 2014
以 降 民 生 機 器 産 業 機 器 自 動 車 向 全 体 70 程 度 占 測 い
最 大 場 民 生 機 器 既 物 家 電 向 堅 調 増 測 い
一 方 PC や 等 中 心 情 報 機 器 向 数 多 い PC 入 替 わ
全 体 微 減 傾 向 あ 無 線 機 器 Wireless Communication 向
ン 携 機 器 携 地 局 向 主 あ
2013 ～2018 中 国 場 応 用 均 長 率 自 動 車 14.5 産 業 機 器10.7 民 生 機 器7.8 民 生 機 器 中 物 家 電 機 器 18.7 測 い
中 国 ワ 半 体 場 2-5 示
2013 中 国 ワ 半 体 場 世 界 場 様 ン
ン 場 い 以 日 米 欧 僅 差
競 い 世 界 場 様 状 況 あ
0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 US$m
Automotive
Industrial
Consumer
Wireless Comm Wired Comm Data Process
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中 国 13 林 華 微 電 子 Jilin Sino-Microelectronics :JSMC 16 杭 州 士 蘭 微 電 子 Hangzhou Silan Microelectronics 19 中 環 半 体
Zhonghuan Semiconductor 20 以 入 い
中 国 ワ 半 体 場 2013 38.9億 あ 世 界 場 約27
あ 2013 中 国 計 中 国 場 い 約6 世 界
場 い 約2 あ
2-5 中 国 ワ 半 体 場 2013
出 ：IHS MCTR 作
主 中 国 企 業 概 要 述
林 華 微 電 子 Jilin Sino-Microelectronics :JSMC
中 国 ワ 半 体 場 ン ン 13 中 国 企 業
JSMC あ 1999 ワ 半 体 設 立 生 産
ン 3 4 5 6 ン 200mm 応 主 要 製 品 ワ ン あ IGBT
製 品 表 1,200V NPT Non Punch through IGBT 産 い 中 国 無 錫 鳳 凰 半 体 Phoenix Semiconductor 生 産 請
い
HH 半 体 製 造
ン 中 国 大 手 HH ワ 半 体
製 造 行 い 半 体 全 売 20 程 度 あ 2014
HH-NEC GSMC 併 誕 生 8 ン 200mm ン IGBT 生 産 い 600V 応 PT Punch through ン IGBT 開 済 600V～1,200V FS Field
Stop ン IGBT 開 い 中 国 車 集 団 CNR IGBT開
協 業 い ワ MOS 急 長 等 生 産 請
Infineon Technologies
11%
STMicroelectronics 8%
Fairchild Semiconductor
7%
Vishay Intertechnology
7% International
Rectifier 7% Mitsubishi Toshiba 7%
6% ON Semiconductor
6% Fuji Electric
4% Renesas
Electronics Corporation
3% NXP Alpha & Omega 3% Semiconductor
3% Jilin Sino- Microelectronics
3% ROHM Semiconductor
3% Diodes
2% Hangzhou Silan Microelectronics
2% IXYS
1% ABB
1% Zhonghuan Semiconductor
1%
Littelfuse (Teccor) 1%
Others 15%
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い 売 ン ン 現 い
中 国 ワ 半 体 製 造 大 い や ワ MOSFET
え IGBT 生 産 企 業 現 い 中 国 IGBT 製 造 頭
立 HH 言 わ い
中 国 車 集 団 CSR
最 近 中 国 注 目 集 い IGBT製 品 開 中 国 車 集 団 CSR 中 心 IGBT開 ン IGBT Technology innovation and industry alliance
結 い 参 い CSR ン
格 力 電 器 Gree 中 国 珠 海 自 動 車 比 亜 自 動 車 BYD 清 華 大 学 浙 江 大 学 あ
遉 藍 半 体 TankeBlue Semiconductor
ワ ン ワ 半 体 開 ン 繋 中 国 企 業
ン China Wide Band-Gap Power Semiconductor industry alliance
結 い
ン 独 自 SiC 結 晶 長 装 置 技 術 持 2 3 4 ン SiC
出 荷 実 績 持 い 社 中 国 学 院 物 理 学 研 究 所 研 究 果
2006 設 立 新 疆 自 治 区 SiC ン 製 造 点 蘇 州
廉 価 場 供 給 い
第 節 ワ 半 体 の 主 応 用 産 業 動 向
今 後 ワ 半 体 長 想 い 主 応 用 産 業 動 向
い 再 生 能 一 あ 風 力 電 場 民 生 向 物 家 電 ン
場 車 や 電 気 自 動 車 等 世 代 自 動 車 場 高 耐 高 電 力 応 用
ワ 半 体 場 電 鉄 車 両 場 動 向
風 力 電 場
世 界 再 生 能 電 560GW 2013 あ 半 以
風 力 電 あ 風 力 電 間 入 2003 約 8GW 2012
約 45GW 々 増 2013 や や 減 少 最 多 消 費
い 中 国 場 い 風 力 電 系 統 整 追 い 付 い や 系 統 攪 乱 時
風 力 電 解 列 連 鎖 大 規 模 停 電 生 問 顕 中 国 府 引
締 路 線 変 更 い 2012 生 風 力 電 場 変 動 ワ
半 体 場 影 響 及 い 後 中 国 府 系 統 連 系 確 実
案 件 絞 系 統 瞬 時 停 電 応 機 能 採 用 義 務 進 2013
中 国 場 回 復 調 復 い
ン 場
民 生 機 器 向 ワ 半 体 主 要 場 物 家 電 ン
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電 気 冷 蔵 庫 電 気 洗 濯 機 電 気 掃 機 等 あ 機 器 ワ 半 体
用 い ン 採 用 消 費 電 力 削 減
日 既 ン ン 省 応 い 世
界 1割 程 度 推 定 い ン 業 中 国 場 ン
ン 及 大 目 的 中 国 場 空 調 文 わ 機 器 展 開 検 討
中 国 珠 海 格 力 電 器 Gree ン ン 共 開 行 い 中 国 ン
ン 場 形 獲 得 2012 中 国
宅 用 ン ン 入 数 1,672万 2009 約10倍 増 省
献 い
世 代 自 動 車 場
2013 世 界 自 動 車 総 場 8,500万 あ 2030 時 点 自 動 車 総 場 約1
億2,900万 長 測 地 域 最 大 場 中 国 3,300万
あ ワ ン 電 動 EV PHEV 注 目 策 優 遇 処
置 米 国 欧 州 各 国 中 国 等 世 代 自 動 車 場 伸 長 い 世 代 自 動 車 需 要 測 値 見 直 行 わ い 2030 時 点 世 代 自 動 車 間 需 要
測 値 2012 当 時 3,600万 近 遉 期 あ 後 HV
及 日 以 外 あ 期 い 状 況 1,200 万 方
自 動 車 電 装 品 ワ 半 体 大 場 一 あ 長 期
い
電 鉄 車 両 場
電 鉄 車 両 用 ン VVVF ン 利 用 一 般 い 相 誘
や 期 回 転 数 や 出 力 応 最 適 周 波 数 電
交 流 駆 動 あ 初 期 電 鉄 用 ン 素 子 用 い
い 1990 代 駆 動 回 路 簡 素 ン
GTO 採 用 ン 速 度 速 いIGBT 主 用 い
う い
電 鉄 車 両 場 欧 州 鉄 遈 産 業 連 UNIFE 世 界 車 両 場 規
模 約6.5 測 主 回 路 部 場 車 両 場 0.4 程 度 推 測 半
体 産 業 新 聞 あ ワ 半 体 関 部 約260億
場 能 性 あ
現 主 採 用 い Si-IGBT ン ン 菱 電 機 日
立 製 作 所 納 入 東 芝 SiC 製 品 型
損 失 ン 採 用 始 い や 電 鉄 車 両
共 SiC 開 進 い
一 方 中 国 場 世 界 鉄 遈 車 両 世 界 1 中 国 車 集 団 CNR 2
中 国 車 集 団 CSR Si-IGBT 製 組 始 い
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第 章 政 策 動 向 調 査
第 節 ワ 半 体 関 す 中 国 の 政 策 動 向
中 国 1953 以 降 国 家 行 動 計 画 あ 計 画 的 策 定
現 第 十 計 画 2011 2015 進 行 中 あ 計 画
中 国 経 済 策 や 社 会 展 策 方 針 あ 中 国 各 種 策
方 針 沿 実 行 い
国 家 第 十 学 技 術 展 計 画 2011 ～2015 表
3-1 示 24 門 計 画 策 定 い 計 画 中 ワ 半 体
関 連 考 え 高 速 列 車 電 動 自 動 車 製 造
ン 製 造 風 力 電 陽 電 半 体 照 明 挙
ワ 半 体 開 特 研 究 開 見 い い
表3-1 国 家 第 十 学 技 術 展 計 画 2011 ～2015 国 家 第 十 五 科 学 技 術 発 展 計 画
現 代 業 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画 科 学 研 究 条 件 発 展 第 十 五 門 計 画
高 速 列 車 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画 電 動 自 動 車 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画
製 造 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画 ン 製 造 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画 ン 石 炭 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画 風 力 発 電 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画
陽 発 電 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画 大 科 技 産 業 工 程 第 十 五 門 計 画 国 家 科 学 技 術 普 及 第 十 五 門 計 画
産 業 及 びそ 環 境 建 設 第 十 五 門 計 画 国 科 学 技 術 協 力 第 十 五 門 計 画
半 体 照 明 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画 高 品 質 特 殊 鋼 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画 高 性 能 膜 材 料 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画
新 型 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画
置 情 報 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画 中 国 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画
国 家 ン ワ 科 学 技 術 発 展 第 十 五 門 計 画
青 空 藍 科 学 技 術 工 程 第 十 五 門 計 画
科 学 技 術 ン 知 的 所 業 務 第 十 五 門 計 画
国 家 基 礎 研 究 発 展 第 十 五 門 計 画
発 育 生 殖 研 究 国 家 大 科 学 研 究 計 画 第 十 五 門 計 画 幹 細 胞 研 究 国 家 大 科 学 研 究 計 画 第 十 五 門 計 画 地 球 変 動 研 究 国 家 大 科 学 研 究 計 画 第 十 五 門 計 画
研 究 国 家 大 科 学 研 究 計 画 第 十 五 門 計 画 子 制 御 研 究 国 家 大 科 学 研 究 計 画 第 十 五 門 計 画 ン 質 研 究 国 家 大 科 学 研 究 計 画 第 十 五 門 計 画 出 ：http://www.spc.jst.go.jp/policy/main_policy/02/02.html
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中 国 ワ 半 体 関 連 主 策 関 表 3-2 示
表3-2 ワ 半 体 関 連 中 国 主 策 関
関 連 策
1995 西 安 交 通 大 学 国 家 点 大 学 電 力 電 子 ワ 応 用 設 備 研 究 所 設 立 さ た
2006
国 家 中 長 期 科 学 技 術 発 展 計 画 要 綱(2006-2020 ) ワ そ 技 術 ワ
半 体 技 術 電 力 電 子 技 術 今 後5 ～15 15 点 領 域 一 指 さ
た 2007
科 学 技 術 部 第 十 一 五 計 画 数 多 く 国 家 科 学 技 術 支 援 計 画 点 目 一 し
ワ 主 要 機 器 開 発 を 設 し 担 当 業 者 を 公 募 し た
計 画 中 七 課 題 あ そ 中 一 課 題 し 新 し い ワ 機 器 及
び ワ 集 積 技 術 あ 予 算 5,800万 元 開 発 期 間 3 あ た
2007 国 家 発 展 改 革 委 員 会 新 型 ワ 電 子 産 業 問 題 通 知 IGBT を 点 象 した
2008
企 業 認 管 理 弁 法 制 さ 国 点 的 支 援 範 囲 8 232技
術 を め た そ 中 ワ 技 術 技 術 指 さ を 手 掛 企 業
税 制 優 遇 措 置 め た
2009 工 業 信 息 部 電 子 信 息 京 ワ 電 子 産 業 発 展 戦 略 研 究 会 を開 催 し た
2009
ワ 半 体 産 業 へ 国 強 さ 電 子 情 報 産 業 調 整 振 興 計 画 発 表 さ 新 しい
ワ 電 子 高 周 波 製 品 研 究 開 発 能 力 を さ 完 全 電 子
産 業 体 系 を形 成 明 確 さ た 2010
国 家 発 展 改 革 委 員 会 3 19 ン 経 技 術 交 流 会 を開 催 し 立 製 作 所 共 省 環 境 保 全 た め 新 型 ワ 電 子 を 利 用 し た 工 業 門 を 開 始 し た MOSFET IGCT IGBT FRDを 点 し 新 しい ワ 電 子 を利 用 した 産 業 を
2011
国 家 発 展 改 革 委 員 会 2011 産 業 構 造 調 整 指 目 録 中 新 型 電 子 部 品 高
周 波 集 積 回 路 ワ 電 子 電 子 ン 部 品 及 び ン
等 新 型 高 密 度 ン 配 線 基 板 回 路 基 板 を 的 国 家 奨 励
象 産 業 さ を発 表 した
2011
国 家 発 展 改 革 委 員 会 財 部 商 務 部 輸 入 奨 励 さ 技 術 製 品 目 録 発 改 産 業
[2011]937 を 発 表 し 新 型 電 子 部 品 高 周 波 集 積 回 路
ワ 電 子 電 子 ン 部 品 及 び ン 等 新 型 高 密 度 ン 配 線
基 板 回 路 基 板 製 造 を引 奨 励 さ 点 業 界 国 産 業 策 や
門 計 画 投 資 象 準 輸 入 生 産 設 備 部 品 し 補 助 金 を え 免 税 製 品 を く 2012 国 家 科 学 技 術 部 発 表 した 新 技 術 産 業 及 び そ 環 境 建 設 第 十 五
計 画 門 計 画 電 子 要 技 術 進 歩 産 業 進 歩 を 加 速 た
2012
工 業 信 息 部 電 子 情 報 製 造 業 第 十 五 発 展 計 画 を 発 表 し 第 十 五 計 画 期 間 内 集 積 回 路 新 型 表 示 要 電 子 材 料 · 電 子 機 器 点 技 術
を期 し ン ン 材 料 領 域 を戦 略 的 新 興 領 域 し 産 業 を加 速 さ を表 明 した
出 ： 各 種 資 料 MCTR 作
2006 以 降 う 関 連 策 打 出 い 2006 ワ 半 体
技 術 開 支 援 始 的 点 い
2007 設 定 技 術 開 い や や 述
第 十 一 計 画 国 家 学 技 術 支 援 計 画 点 目 数 目 及 計
画 設 定 い 中 一 2007 7 31日 募
ワ 主 要 機 器 開
1)
あ 中 表3-3
示 七 課 設 定 研 究 目 標 研 究 容 応 募 者 要 件
算 研 究 期 間 示 い
1) http://www.most.gov.cn/tztg/200707/t20070731_51921.htm 2014/11/14閲 覧
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表3-3 ワ 主 要 機 器 開 研 究 課
研 究 課 題 予 算 研 究 期 間
課 題
新 し い ワ 機 器 及 び ワ
集 積 技 術
5,800 万 元 国 受 者 2 1
2007 10 ～ 2010 10 課 題
中 高 圧 百 MVA 鎖 及 び 変 換 器
及 び 静 的 補 償 器 開 発
3,000 万 元 国 受 者 2 1
課 題 電 力 品 質 複 合 制 御 技 術 装 置
1,700 万 元 国 受 者 2 1
課 題
散 型 供 給 高 電 圧 電 力 変 換 器
ソ ン 技 術
2,500 万 元 国 受 者 2 1
課 題 電 気 鉄 道 相 電 源
1,700 万 元 国 受 者 2 1
課 題 高 速 貨 物 牽 引 機 関 車 用 ン 開 発
3,100 万 元 国 受 者 2 1
課 題 都 市 道 交 通 供 給 電 源 牽 引 伝 動 開 発
2,500 万 元 国 受 者 2 1
課 1 目 標 以 部 品 及 開 い
IGBT ：75A/1,200～1,700V IGBT 開 100A/1,200～1,700V IGBT 開 FRD ：75A/1,200～1,700V FRD 開 100A/1,200～1,700V FRD 開 IGBT ：75～100A/1,200V IGBT 開
FRD ：75～100A/1,200V FRD 開
IGBT ：100A/1,200～1,700V IGBT 開 400A/1,200V IGBT 開
標 準 電 源 電 子 部 品 PEBB ：1～500kW 系 列
PEBB 様
集 積 PEBB ：1～30kW集 積 PEBB ン 様
集 積 ワ ン ：100W 500W 1kW 集 積 DC-DC
ン
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第 節 ワ 半 体 関 す 各 国 の 主
各 国 ワ 半 体 関 主 国 家 表3-4 示
表3-4 ワ 半 体 関 主
国
地 域 ’98 ’99 ’00 ’01 ’02 ’03 ’04 ’05 ’06 ’07 ’08 ’09 ’10 ’11 ’12 ’13 ’14 ’15 ’16 ’17 超 損 失 電 力 素 子 技 術 開 発
窒 物 半 体 を 用 い た 消 電 力 型 高 周
波 開 発
ワ ン 基 盤 技 術
開 発
炭 素 社 会 創 成 へ 向 た 炭 ン 革 新
ワ 研 究 開 発
世 代 ワ 応 用
開 発
米 国
Center for Power Electronics System 設 立
ワ 研 究 開 発
計 画 SWITCHES
欧 州
ワ 欧州 ン
ECPE 設 立
MORGaN FP7
中 国
第 十 一 五 計 画 新 型 ワ 電 子
点 支 援 一
立 製 作 所 省 環 境 保 全 高 効 率 発 電 電 鉄
日 1998 10 国 家 超 損 失 電 力 素 子 技 術 開
始 1998 米 国 ワ 関
研 究 ン 設 立 日 米 行 組 い
欧 州 2003 門 研 究 ン 設 立 い 中 国 2007 第 十
一 計 画 中 点 支 援 中 一 ワ 電 子
い
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第 章 特 許 動 向 調 査 検 索 よ 解 析
第 節 調 査 範 調 査 方 法 調 査 象 出 願 国
ワ 半 体 関 特 許 出 願 動 向 い 検 索 い 全 体 動 向 調 査 技 術 区 動 向 調 査 及 出 願 人 動 向 調 査 行
今 回 調 査 特 許 出 願 国 日 米 国 欧 州 中 国 韓 国 及 湾 以 日
米 欧 中 韓 略 あ あ 欧 州 出 願 い 欧 州 特 許 庁 出 願
EPC出 願 EPC 盟 国 う 使 用 特 許 検 索 録
出 願 国
1)
出 願 象
使 用
特 許 出 願 検 索 使 用 Derwent World Patents Index ン
ン 録 商 標 WPINDEX STN 以 WPI あ
調 査 象 期 間
調 査 象 特 許 文 献 出 願 優 主 張 準 2003 2012
出 願 録 特 許 い 様 出 願 優 主 張 準
2003 2012 出 願 調 査 象
調 査 方 法
日 米 欧 中 韓 出 願 い 個 々 特 許 報 解 析 検
索 解 析 調 査 行 わ 検 索 ワ 半 体
関 連 特 許 出 願 集 団 形 出 願 国 出 願 人 国 籍 最 優
主 張 国 代 用 出 願 最 優 主 張 出 願 人 称 条 件 積 集
作 条 件 当 特 許 出 願 件 数 調 査
検 索 形 集 団 ワ 半 体 無 関 特 許 出 願 含
い 考 え 精 緻 解 析 い 考 え あ 注 意
必 要 あ
1)
使 用 WPI 録 EPC 盟 国
ン ン ン ン ン ン ン
ン ン ン
20 国 あ
