次世代パワー半導体である、「ダイヤモンド半導体」が実現する未来とは[2050年カーボンニュートラルに向けた技術開発の最先端を知る]

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自動車や鉄道、航空機などの電動化や、5Gなど高速通信サービスを提供する基地局が普及していくことで、高温・高耐圧・高周波で作動するパワーデバイスへのニーズが高まっています。今回の連載は全2回の構成で、次世代パワー半導体として研究開発が進められている、ダイヤモンド半導体を取り上げます。第1回ではダイヤモンド半導体の概要と量産化に向けた取り組みを中心に、株式会社Power Diamond Systems 共同創業者/ 代表取締役CEO（最高経営責任者）の藤嶌 辰也氏にお話を伺いました。第2回はダイヤモンド半導体を取り巻く市場動向やニーズ、カーボンニュートラルの実現への貢献について、ご紹介します。（執筆：後藤銀河　撮影：編集部）

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＜プロフィール＞
株式会社Power Diamond Systems
共同創業者/ 代表取締役CEO（最高経営責任者）　藤嶌 辰也氏

ローム株式会社を経て、マサチューセッツ工科大学（MIT）Tomás Palacios Lab.にてGaN（窒化ガリウム）系半導体デバイス、半導体物性、デバイス・物性評価に関する研究に従事。2013年より、A.T.カーニー株式会社に参画。株式会社三菱総合研究所、デロイトトーマツベンチャーサポート株式会社を経て、2020年より京大発AIスタートアップである株式会社データグリッドに執行役員CSOとして参画。2022年8月に株式会社Power Diamond Systemsを共同創業。博士(工学)。

――ダイヤモンド半導体を含む、パワー半導体全体の市場は、今後も右肩上がりで拡大していくとお考えですか？

［藤嶌氏］ご存知の通り、自動車もグローバルでEVシフトが進んでいますし、鉄道や航空機でも電動化が進んでいますから、パワー半導体の市場は引き続き伸びていくだろうと考えています。次の論点は、その市場をどの半導体材料でシェアしていくのかということになります。

当面は価格優位性があることから、シリコン（Si）半導体がファーストチョイスになるでしょう。その上でSiでは対応が難しい、大電力・大電流かつ小型化という付加価値が必要な用途では、炭化ケイ素（SiC）に切り替わっていく可能性があると思います。GaNはデバイス構造が横型で、縦型のSiCほど高耐圧ではないため、100〜1,000V程度の電源用途や、高速スイッチングかつ小型化が求められる用途で活用されていくと思います。他には、酸化ガリウム半導体も出始めてきていますが、まだ不透明な部分も多く、熱伝導率が低い、物性が見極められていないなどの課題もあります。こうした課題が解決されれば、今後SiCよりも高い電圧で使われる用途などで、使用される可能性はあると思います。

――ダイヤモンド半導体の優れた特性に対して、高いニーズが見込まれる領域はどのようなところだと考えていますか？

［藤嶌氏］やはり熱伝導率が桁違いに大きいので、熱マネジメントを考慮すべき環境下で利用するニーズはあるでしょう。他にも、ダイヤモンド半導体はワイドバンドギャップでSiよりも放射線耐性が優れていますから、宇宙用途や原子力用途で使いたいというニーズも想定されます。市場規模としては、まだそこまで大きくはならないかもしれませんが、コストよりも性能を優先したいというニーズに対して、ダイヤモンド半導体が使われる可能性もあると思います。コストについては、ダイヤモンドと言っても組成は炭素なので、数十年後に本格的な量産化が実現すれば、コストは劇的に下げられると考えています。

カーボンニュートラル実現に大きく貢献する「ゼロエミッション半導体」も

――次に、ダイヤモンド半導体がどのようにカーボンニュートラルの実現に貢献するのかについて教えてください。

［藤嶌氏］ダイヤモンド半導体は高温、高耐圧、高周波で動作できるという特徴がありますから、電動車など高電圧を使う車両のパワーコンポーネントとして、また、再生可能エネルギーや蓄電池に充電された直流電力を効率的に交流変換して利用するための重要技術として、カーボンニュートラル社会の実現に大きく貢献できると考えています。

前回、パワー半導体に使われる合成ダイヤモンドは、現状、炭素原子を含むメタンと水素の混合ガスを使ったマイクロ波CVD法によって作られていると説明しましたが、これを二酸化炭素とメタンを使って合成しようという研究がなされています。2050年頃に実用化できれば、二酸化炭素とメタンという代表的な温室効果ガスから直接半導体を製造するという、「ゼロエミッション半導体」が実現するような世界がくるかもしれません。

自分が面白いと思うことを選択し、チャンスを逃さないこと

――非常に優れた物性を持つダイヤモンド半導体の実用化は、ゼロエミッションという重要な社会課題の解決に向けての取り組みでもあるということですね。藤嶌さんは、国内大手半導体メーカーのご出身ですが、海外の大学やコンサルティング企業、そしてベンチャー企業と、さまざまなキャリアを歩んで来られています。後進のエンジニアに対して、何かアドバイスをいただけますでしょうか。

［藤嶌氏］私は大学で窒化物半導体をずっと研究していました。そして企業との共同研究や国家プロジェクトなどに携わる中で半導体の面白さを知り、半導体のキャリアを歩みたいと思いました。世の中にインパクトを与える社会実装に向けた研究開発を進める中で、海外の研究者との繋がりが生まれて、アメリカの大学に移籍し、そのあとも産学官連携のプロジェクトにお声を掛けてもらい参加することもありました。

そうしたキャリアを重ねながら、研究開発のマネジメントの重要性を感じ、ベンチャーの運営に参加したりと、今では自分でも予想していなかった人生を歩んでいます。ベンチャー企業は自分たちが持つ技術シーズをコアに、一定のリスクを持ちながら、世の中を変えるようなチャレンジができる、というところが魅力ですね。今振り返ってみれば、常にその時に「面白い」と思うことを選択して、現状を変える必要があるなら、そのための意思決定をしてきました。これは、自分に来たチャンスを捉えることが大切だと思っていたからです。

――ありがとうございます。最後に今後右肩上がりで拡大していくパワー半導体の開発に携わろうと思うエンジニアは、どのようなキャリア形成を考えれば良いか、アドバイスをいただけますか？

［藤嶌氏］パワー半導体の開発に携わるのであれば、いかに専門性を高めていくのかが重要になります。ただ、専門性というと技術を突き詰めていくことと考える人が多いと思いますが、私は「掛け算でできる専門性」もあると思います。一つの技術だけを高めていくのではなく、掛け算での専門性を考えたときに、自分がどのような強みを持った人間になれていると良いのか、自分にとって嬉しいのかを意識しながら、キャリア形成をされていくと良いのではないでしょうか。

しかし、会社の業務だけで自分の専門性が広げられるかというと、やはり限界があるでしょう。私はこれまで、チャンスを得るために自分から動くからこそ、他からチャンスが与えられると思って行動してきました。業務以外でも自分が注目する技術があれば、コストを払ってでも自分のものにしていくという姿勢が自分なりのキャリアデザインであり、将来への道を開くためにも大事なのではないかと、個人的には思っています。

取材協力

株式会社Power Diamond Systems

ライタープロフィール
後藤　銀河
アメショーの銀河（♂）をこよなく愛すライター兼編集者。エンジニアのバックグラウンドを生かし、国内外のニュース記事を中心に誰が読んでもわかりやすい文章を書けるよう、日々奮闘中。