企画セッション

SiCデバイスのチャレンジとシステムのイノベーションの共創

デバイス開発側の研究者の方に、パワーデバイスの開発の歴史とSiCの研究の起源、歴史、大きかった課題と克服技術、残課題、更に確固たるデバイスにするために国際標準化への働きかけなどをお話いただきます。システム開発側の技術者の方に、システムの開発の歴史、システムの中でパワーデバイスが活躍している部分の紹介、占める重要性、求めてきた特性、まだまだ改善していただきたい点、更に現在SiCに対する期待と更なる要望などをお話しいただきます。その上で、聴衆も参加してパネルディスカッションを実施いたします。そのためデバイス開発側の研究者には、システム開発側にも理解でき、システム開発側の技術者には、デバイス開発側にも理解できるような講演を行っていただき、その議論の中でシステム開発者とデバイス開発者の溝をなくし、日本がまだまだ誇れるこの分野をAll Japanで推進できるための一助にしたい。
講演１

SiCデバイスの社会実装にむけて

～SiCウェハの現状と課題から～

先﨑 純寿 氏
国立研究開発法人産業技術総合研究所
先進パワーエレクトロニクス研究センター 上級主任研究員
（兼務）研究戦略本部 知財・標準化推進部 連携主幹

ききどころ


省エネルギー化やパワエレ製品の小型軽量化を実現するSiCパワー半導体デバイスを搭載した様々な電源やインバータ等の実用化が進んでいます。しかし、SiCウェハ品質がデバイス信頼性や歩留まりを低下させるため、今後の電気自動車やインフラなどへの本格的な社会実装に向けてSiCウェハのさらなる高品質化と安定供給が課題となります。
本講演では、この課題解決を支援するSiCパワー半導体ウェハ品質検査技術開発とその国際標準化の取り組みについて紹介します。

講演者紹介

先﨑 純寿 氏 2001年4月に独立行政法人産業技術総合研究所に入所後、SiC-MOSFET低抵抗化技術、SiCゲート絶縁膜高信頼性化技術、化合物パワー半導体ウェハ・デバイス計測技術等の研究開発に従事。2015年からSiCエピ欠陥の非破壊検査法に関する国際標準化を開始し、研究代表者として4件の国際標準化プロジェクトを推進し、5件のJEITA規格と4件のIEC規格発行を実現。2019年より産総研TPEC計測分科会長として、産学官連携の下、ウェハ品質・デバイス信頼性に関する計測技術開発を開始し、現在に至る。

研究論文や著書（代表的なもの）


  • J. Senzaki, K. Kojima, S. Harada, R. Kosugi, S. Suzuki, T. Suzuki, K. Fukuda, “Excellent effects of hydrogen postoxidation annealing on inversion channel mobility of 4H-SiC MOSFET fabricated on (11-20) face”, IEEE Electron Devices Letters, Vol.23, pp.13-15 (Jan. 2002).
  • J. Senzaki, K. Kojima, T. Kato, A. Shimozato, K. Fukuda, “Correlation between reliability of thermal oxides and dislocations in n-type 4H-SiC epitaxial wafers”, Applied Physics Letters, Vol.89, 022909 (Jul. 2006).
  • J. Senzaki, A. Shimozato, K. Kojima, T. Kato, Y. Tanaka, K. Fukuda, H. Okumura, “Challenges of high-performance and high-reliability in SiC MOS structures”, Materials Science Forum, Vols.717-720, pp.703-708 (2012).
  • J. Senzaki, R. Kosugi, K. Masumoto, T. Mitani, K. Kuroiwa, H. Yamaguchi, “Influence of SiC epitaxial wafer quality on yield of 1.2kV SiC-DMOSFETs”, Proceedings of 2022 IEEE International Reliability Physics Symposium (2022).

その他


博士（工学）、応用物理学会会員
2004年 第16回（2004年春季）応用物理学会講演奨励賞
2019年 国際標準化貢献者表彰（産業技術環境局長表彰）
2021年 IEC1906 Award
講演２

SiC素子を適用したN700S新幹線車両の駆動システムの開発

佐藤 賢司 氏
東海旅客鉄道株式会社
総合技術本部 技術開発部 チームマネージャー

ききどころ


東海道新幹線の2020年7月に営業デビューした新型車両であるN700S では、主要な床下機器である駆動システムの徹底した小型・軽量化を図ったことが、車両性能の向上、旅客サービスの充実、省エネルギー化の推進に繋がりました。
開発では、新型パワー半導体であるSiC（Silicon Carbide）素子を高速鉄道の駆動システムとして初めて採用し、走行風冷却方式の主変換装置（ブロアレスCI）と組み合わせ、駆動用モータの極数を増やすことで、低損失素子のメリットを機器単体だけでなくシステム全体に活かして大幅な小型・軽量化を実現しました。
本講演では、パワーエレクトロニクス技術を高速鉄道車両に応用した例として、SiC素子を適用したN700Sの駆動回路システムの開発について紹介します。

講演者紹介

佐藤 賢司 氏 1991年3月早稲田大学理工学研究科電気工学専攻修士課程修了。
1997年Massachusetts Institute of Technology（米国）修士課程修了（S.M. degree in electrical engineering）。
2000年3月早稲田大学理工学研究科電気工学専攻博士課程修了。工学博士。
1991年4月、東海旅客鉄道㈱に入社。主に新幹線車両のインバータ・コンバータ、モータドライブを中心とした電気機器の開発、設計、メンテナンスに従事。

研究論文や著書（代表的なもの）


  • K.Sato, H. Kato, T. Fukushima, “Outstanding Technical Features of Traction System in N700S Shinkansen New Generation Standardized High Speed Train”, IEEJ Journal of Industry Applications, Vol.10 No.4 pp.402–410 (Jul. 2021)
  • 加藤宏和・佐藤賢司：「高速鉄道車両でのバッテリ自走システムについて」, 電学論D, Vol.140, No.5, pp.349–355 (2020)
  • K.Sato, H. Kato, T. Fukushima, “Development of SiC Applied Traction System for Next-Generation Shinkansen High-Speed Trains”, IEEJ Journal of Industry Applications, Vol.9 No.4 pp.453–459 (Jul. 2020)

その他


博士（工学）、技術士（電気電子部門）
電気学会会員、IEEE Senior Member

2016年2月 鉄道分野における標準化活動貢献者表彰
2019年5月 電気学会 電気学術振興賞（進歩賞）

パネル討論

パネリスト

先﨑 純寿 氏
国立研究開発法人産業技術総合研究所
先進パワーエレクトロニクス研究センター 上級主任研究員
（兼務）研究戦略本部 知財・標準化推進部 連携主幹
佐藤 賢司 氏
東海旅客鉄道株式会社
総合技術本部 技術開発部 チームマネージャー

コーディネーター

門田 靖 氏
元 株式会社リコー、
電気通信大学大学院 情報理工学研究科 情報学専攻
客員研究員
門田 靖 氏
横川 慎二 氏
電気通信大学
i-パワードエネルギー・システム研究センター（iPERC）
教授
横川 慎二 氏