電気機器性能の向上に向けた次世代パワーエレクトロニクス技術開発事業
府省庁: 経済産業省
事業番号: 0217
担当部局: 商務情報政策局 情報産業課
事業期間: 2013年〜2019年
会計区分: エネルギー対策特別会計エネルギー需給勘定
実施方法: 委託・請負、補助、交付
事業の目的
省エネの切り札とも言えるパワーエレクトロニクスについて、本事業では、パワー半導体の性能限界突破や新材料パワー半導体を駆使したアプリケーションへの応用開発を行い、現状技術の延長線上では電力変換器等のパワーエレクトロニクス機器が大型化したり、コスト高となるなど適用範囲を更に拡大し、飛躍的な省エネ化の実現が困難な状況を打開する。
事業概要
本事業では、以下について行う。
①SiCパワー半導体について、結晶・ウェハから素子開発、電力変換器設計等まで一貫した取り組みによる実用化の加速。（平成26年度終了）
②新材料パワー半導体をアプリケーションに適用するため、モジュール化のための材料、設計技術、実装技術等の開発、開発したモジュール等を適用したシステムの試作、動作実証等からなる応用開発。
③Siパワー半導体に革新的な手法を用いることによる、現状のSiパワー半導体の性能限界突破。
④高周波動作に適する等高い材料特性を有する新材料をパワー半導体として応用するための技術開発。 （補助率:2/3、1/2）
予算額・執行額
※単位は100万円
| 年度 | 要求額 | 当初予算 | 補正予算 | 前年度から繰越し | 翌年度へ繰越し | 予備費等 | 予算計 | 執行額 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2017 | - | 2,200 | 0 | 16 | 0 | -123 | 2,093 | 2,093 |
| 2018 | - | 800 | 0 | 0 | 0 | 8 | 808 | 808 |
| 2019 | - | 600 | 0 | 0 | 0 | -4 | 596 | 596 |
成果目標及び成果実績（アウトカム）
平成29年度までに、試作するSi-IGBTの耐圧が1,000V以上 ※平成29年度に中間目標の達成状況を確認し、最終年度目標を見直し。
試作するSi-PiNダイオードの耐圧 （目標：2019年度に3000 Ｖ）
| 年度 | 当初見込み | 成果実績 |
|---|---|---|
| 2017 | - Ｖ | 1000 Ｖ |
| 2018 | - Ｖ | - Ｖ |
| 2019 | - Ｖ | 3300 Ｖ |
平成29年度までに、従来のSiパワー半導体と昇圧コンバータを用いた電動システムに対してPCU部の損失が▲67％以下
試作SiCモジュールのSi-IGBTに対する損失評価 （目標：2047年度に-67 ％）
| 年度 | 当初見込み | 成果実績 |
|---|---|---|
| 2017 | - ％ | -67 ％ |
| 2018 | - ％ | - ％ |
| 2019 | - ％ | - ％ |
平成29年度までに、試作するSiCパワーモジュールの耐圧が6.5kV以上
試作するSiCパワーモジュールの耐圧 （目標：2047年度に6.5 ｋＶ）
| 年度 | 当初見込み | 成果実績 |
|---|---|---|
| 2017 | - ｋＶ | 6.5 ｋＶ |
| 2018 | - ｋＶ | - ｋＶ |
| 2019 | - ｋＶ | - ｋＶ |
平成29年度までに、試作する用途を最適化した次世代モジュールにおいて製品コスト30%減
モジュールの製品コスト （目標：2047年度に30 ％）
| 年度 | 当初見込み | 成果実績 |
|---|---|---|
| 2017 | - ％ | 20 ％ |
| 2018 | - ％ | 30 ％ |
| 2019 | - ％ | - ％ |
令和元年度までに、SICを用いたインバータ一体型発電電動機でインバータ効率95%
インバータ効率 （目標：2019年度に95 ％）
| 年度 | 当初見込み | 成果実績 |
|---|---|---|
| 2017 | - ％ | - ％ |
| 2018 | - ％ | - ％ |
| 2019 | - ％ | - ％ |
令和元年度までに、大型結晶成長装置での新材料4インチ結晶成長を実証
結晶サイズ （目標：2019年度に4 インチ）
| 年度 | 当初見込み | 成果実績 |
|---|---|---|
| 2017 | - インチ | - インチ |
| 2018 | - インチ | - インチ |
| 2019 | - インチ | - インチ |
令和元年度までに、ダイヤを用いた新材料パワーデバイスで高熱伝導率１２００W/ｍKを達成
デバイスでの熱伝導率 （目標：2019年度に1200 W/mK）
| 年度 | 当初見込み | 成果実績 |
|---|---|---|
| 2017 | - W/mK | - W/mK |
| 2018 | - W/mK | - W/mK |
| 2019 | - W/mK | - W/mK |
令和元年度までに、HEMT構造の新材料パワーデバイスでオン抵抗1.4Ωmmを達成
デバイスでのオン抵抗 （目標：2019年度に1.4 Ωmm）
| 年度 | 当初見込み | 成果実績 |
|---|---|---|
| 2017 | - Ωmm | - Ωmm |
| 2018 | - Ωmm | - Ωmm |
| 2019 | - Ωmm | - Ωmm |
令和元年度までに、新材料パワーデバイスに向けたエピ成長炉で結晶成長速度500μｍ/時
結晶の成長速度 （目標：2019年度に500 μm/時）
| 年度 | 当初見込み | 成果実績 |
|---|---|---|
| 2017 | - μm/時 | - μm/時 |
| 2018 | - μm/時 | - μm/時 |
| 2019 | - μm/時 | - μm/時 |
令和元年度までに、ゲート電極材料および熱処理プロセスを確立することで界面順位密度を1E11ｃｍ-2ｅＶ-1以下とする
界面順位密度 （目標：2019年度に1 １E11ｃｍ-2ｅＶ-1）
| 年度 | 当初見込み | 成果実績 |
|---|---|---|
| 2017 | - １E11ｃｍ-2ｅＶ-1 | - １E11ｃｍ-2ｅＶ-1 |
| 2018 | - １E11ｃｍ-2ｅＶ-1 | - １E11ｃｍ-2ｅＶ-1 |
| 2019 | - １E11ｃｍ-2ｅＶ-1 | - １E11ｃｍ-2ｅＶ-1 |
活動指標及び活動実績（アウトプット）
新材料パワー半導体に係る応用開発及びSiパワー半導体の限界突破に係る提案の採択件数（累計）
| 年度 | 当初見込み | 活動実績 |
|---|---|---|
| 2017 | 12 件 | 12 件 |
| 2018 | 9 件 | 9 件 |
| 2019 | 9 件 | 9 件 |
「次世代Siパワーデバイス技術開発」の開発項目目標達成件数 ※各年度当初に定める実施方針に掲げる開発項目に対する目標達成度合
| 年度 | 当初見込み | 活動実績 |
|---|---|---|
| 2017 | 6 件 | 6 件 |
| 2018 | 6 件 | 6 件 |
| 2019 | 6 件 | 6 件 |
主要な支出先
| 年度 | 支出先 | 業務概要 | 支出額（百万円） |
|---|---|---|---|
| 2019 | 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 | プロジェクト管理費 | 595 |
| 2019 | 国立大学法人東京大学 | 新世代ＳｉーＩＧＢＴと応用基本技術の研究開発 | 299 |
| 2019 | 三菱ケミカル株式会社 | パワーエレクトロニクス用大口径バルク 新材料結晶の実用化開発 | 75 |
| 2019 | 国立大学法人九州大学 | 新世代ＳｉーＩＧＢＴと応用基本技術の研究開発 | 40 |
| 2019 | 国立大学法人九州工業大学 | 新世代ＳｉーＩＧＢＴと応用基本技術の研究開発 | 40 |
| 2019 | 東京都公立大学法人 | 新世代ＳｉーＩＧＢＴと応用基本技術の研究開発 | 35 |
| 2019 | 株式会社日本製鋼所 | パワーエレクトロニクス用大口径バルク 新材料結晶の実用化開発 | 35 |
| 2019 | 国立大学法人東京工業大学 | 新世代ＳｉーＩＧＢＴと応用基本技術の研究開発 | 30 |
| 2019 | 株式会社ＡＣＲ | 次世代パワーデバイスを用いた発電電動一体ターボチャージによる排熱回収システムの研究開発 | 30 |
| 2019 | 住友電気工業株式会社 | 高効率大容量無線通信を実現する高周波新材料 ＨＥＭＴの研究開発 | 25 |
| 2019 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 新材料パワーデバイス高出力化のための高放熱構造の研究開発 | 19 |
| 2019 | 学校法人明治大学 | 新世代ＳｉーＩＧＢＴと応用基本技術の研究開発 | 16 |
| 2019 | 国立大学法人大阪大学 | パワーエレクトロニクス技術に関する人材育成事業の展開 | 14 |
| 2019 | 国立大学法人東京農工大学 | パワーエレクトロニクス用大口径バルク 新材料結晶の実用化開発 | 12 |
| 2019 | 国立大学法人東北大学 | パワーエレクトロニクス用大口径バルク 新材料結晶の実用化開発 | 12 |
| 2019 | 国立大学法人東北大学 | パワーエレクトロニクス用大口径バルク 新材料結晶の実用化開発 | 12 |
| 2019 | 国立大学法人東京工業大学 | 高効率大容量無線通信を実現する高周波新材料 ＨＥＭＴの研究開発 | 10 |
| 2019 | 国立大学法人横浜国立大学 | パワーエレクトロニクス技術に関する人材育成事業の展開 | 10 |
| 2019 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 低不純物・高成長速度の次世代ＨＶＰＥ法による低価格・大電力新材料パワーデバイス製造プロセスの研究開発 | 9 |
| 2019 | 北九州市 | 新世代ＳｉーＩＧＢＴと応用基本技術の研究開発 | 8 |
| 2019 | 三菱電機株式会社 | 新材料パワーデバイス高出力化のための高放熱構造の研究開発 | 6 |
| 2019 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | パワーエレクトロニクス技術に関する人材育成事業の展開 | 5 |
| 2019 | 国立大学法人横浜国立大学 | 新世代ＳｉーＩＧＢＴと応用基本技術の研究開発 | 4 |
| 2019 | 国立大学法人名古屋工業大学 | 新材料物性を最大限に発揮させる最適なパワーデバイス構造の確立とその工業的な製造プロセスに繋がる絶縁膜形成技術の研究開発 | 4 |
| 2019 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 新材料物性を最大限に発揮させる最適なパワーデバイス構造の確立とその工業的な製造プロセスに繋がる絶縁膜形成技術の研究開発 | 4 |
| 2019 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 新材料物性を最大限に発揮させる最適なパワーデバイス構造の確立とその工業的な製造プロセスに繋がる絶縁膜形成技術の研究開発 | 4 |
| 2019 | 特定非営利活動法人ＹＵＶＥＣ | パワーエレクトロニクス技術に関する人材育成事業の展開 | 3 |
| 2019 | 国立大学法人筑波大学 | 新材料物性を最大限に発揮させる最適なパワーデバイス構造の確立とその工業的な製造プロセスに繋がる絶縁膜形成技術の研究開発 | 3 |
| 2019 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 低不純物・高成長速度の次世代ＨＶＰＥ法による低価格・大電力新材料パワーデバイス製造プロセスの研究開発 | 3 |
| 2019 | 日本酸素ホールディングス株式会社 | 低不純物・高成長速度の次世代ＨＶＰＥ法による低価格・大電力新材料パワーデバイス製造プロセスの研究開発 | 3 |
| 2019 | 国立大学法人東北大学 | 高効率大容量無線通信を実現する高周波新材料 ＨＥＭＴの研究開発 | 2 |
| 2019 | 学校法人東京理科大学 | 次世代パワーデバイスを用いた発電電動一体ターボチャージによる排熱回収システムの研究開発 | 1 |
| 2019 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 高効率大容量無線通信を実現する高周波新材料 ＨＥＭＴの研究開発 | 1 |
| 2019 | 株式会社デンソー | 低不純物・高成長速度の次世代ＨＶＰＥ法による低価格・大電力新材料パワーデバイス製造プロセスの研究開発 | 0 |
| 2019 | 東芝デバイス＆ストレージ株式会社 | 新世代ＳｉーＩＧＢＴと応用基本技術の研究開発 | 0 |
| 2019 | 三菱電機株式会社 | 新世代ＳｉーＩＧＢＴと応用基本技術の研究開発 | 0 |
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