GaN（窒化ガリウム）とは　インフィニオンが11億ユーロで300mmの量産工場

GaN（窒化ガリウム）は、ガリウムと窒素が結びついた化合物の半導体です。シリコンよりも高い電圧に耐え、速く電気を切り替えられます。電源の部品に使うと、損失が減り、部品を小さくできるのが利点です。もとは青色LEDの材料として広まり、今は電源や、基地局などの高周波の部品にも使われています。

別の材料の上に膜を育てる

GaNは、大きな単結晶の塊を作るのが難しい材料です。このため多くの場合、シリコンなどの基板の上に、GaNの薄い膜をエピタキシャル成長で育てて使います。電源用のGaNの素子は、GaNの上に少し組成の違う層を重ね、その境目にできる電子の通り道を使う仕組みです。この構造の素子をHEMT（高電子移動度トランジスタ）と呼びます。

難しいのは、熱による伸び縮みの違いです。信越化学工業の説明では、シリコンの基板の上のGaNは、反りや割れのために歩留まりが上がりにくいという課題がありました。同社は、米Qromisが開発した、GaNと熱膨張の度合いが同じ「QST基板」を2019年にライセンスで取得しました。150mmと200mmに加え、2024年9月に300mm品のサンプルの提供を始めています。

300mmで量産へ

インフィニオンは2026年10月27日、オーストリアのフィラッハに、300mmのGaNのパワー半導体の量産工場を作ると発表しました。投資は2034年までに約11億ユーロで、生産の開始は2027年末の予定です。会社によると、300mmのウエハーからは200mmの2.3倍のチップが取れます。欧州の半導体法による支援は3億1,900万ユーロを見込みます。

GaNの300mm化をめぐる各社の発表

会社	時期	内容
信越化学工業	2024年9月	300mmのQST基板のサンプルの提供を開始
信越化学工業	2025年11月	ベルギーの研究機関imecが、300mmのQST基板上で650V超の耐圧を達成
インフィニオン	2026年10月	300mmの量産工場に約11億ユーロ。生産開始は2027年末

市場と日本の会社

インフィニオンは、調査会社Yoleの予測を引き、電力用のGaNの市場が2031年に35億ドルになり、2025年の6倍になるとしています。用途には、データセンター、電気自動車、ロボット、家電を挙げています。

信越化学工業は、QST基板の用途にAIデータセンターの電源や車、産業機器を挙げ、まず650V、その後に1200V以上の耐圧の素子の開発を目標にしています。ロームは、GaNの製品を「EcoGaN」という名前で出しています。

関連する用語

• 化合物半導体：2種類以上の元素でできた半導体。GaNやSiC、ガリウムヒ素など。
• SiC（炭化ケイ素）：高い電圧と大きな電流に向くパワー半導体の材料。
• エピタキシャル成長：基板の上に、原子の並びをそろえた薄い膜を育てる技術。