通信機器の電力制御などに使う次世代パワー半導体材料の本命として注目を浴びる窒化ガリウム(ガリウムナイトライド、GaN)。現在主流のシリコンより格段に高い省エネ性能を持つ「脱炭素時代の申し子」だ。関連特許の出願数は日本企業が断トツで、日本製鋼所や住友化学子会社は量産準備に入った。世界のテックジャイアントなど最終の大口顧客をどこまで引きつけられるかが収益化のカギを握る。

 北海道室蘭市のはずれに位置する日本製鋼所(JSW)子会社の日本製鋼所M&E(JSWM&E)。ここは知る人ぞ知る鍛造の“聖地”だ。工場には世界に類をみない1万4千トンの超大型鍛造プレスが鎮座し、オレンジに燃える巨大な鋼の塊をたたく。成形されるのは、火力発電所の発電ローターやタービン部材、原子力発電プラントの圧力容器などの巨大な鋳鍛鋼品。日本でもこの類の逸品を造れるのはこの地だけだ。

 だが、今回工場を探訪した目的は別にある。この鋳鍛鋼品の技術を母に生まれてきたGaN材料の基板だ。

 GaNはガリウムと窒素の化合物で、ガリウムナイトライドとも呼ばれる。この化合物の基板は主に大電流で高い電圧に耐えられるパワー半導体の材料として需要が眠っている。省電力につながる照明やレーザーのほか、サーバーや高速通信規格「5G」基地局の電源や通信機器などに用途がある。さらに、機械や電気自動車(EV)向けなどにも有望だ。

 現在、半導体材料の主流であるシリコンと比べればその優位性は圧倒的だ。電力損失は85%低減でき、高電圧に耐えられる性能も10倍。1000分の1に小型化しても同じ性能を引き出せる。GaNと同じく次世代材料と目され、量産で先行する炭化ケイ素(SiC)に対しても、電力損失の低さなどで上を行く。その省エネ性能は、まさに「脱炭素時代の申し子」と言える。

JSWM&Eは4インチのGaNウエハーの開発に成功
JSWM&Eは4インチのGaNウエハーの開発に成功

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