コヒーレント炭化ケイ素（SiC）は天体望遠鏡と電気自動車用パワーエレクトロニクスの重要なミラー材料である

炭化ケイ素は、その硬く剛性の高い表面特性から、天文望遠鏡の鏡材として優れているほか、地上を走行する電気自動車や宇宙探査機におけるパワーエレクトロニクスの重要な構成要素としても活用されています。.

カーン氏は、デンソーと三菱電機が、基板レベルとエピウェハーレベルの両方でSiCチップを積極的に調達している2つの主要システム企業であると指摘している。.

「Coherent」とは何ですか？

炭化ケイ素は、窒化ガリウムや酸化ガリウムといった特殊な半導体材料とともに、電気自動車向けのパワーエレクトロニクスなど一部の用途において、従来のシリコンに取って代わる可能性を秘めていることから、最近注目を集めています。この傾向は、電気自動車、太陽電池パネル、過酷な環境下でも性能を発揮しなければならない高度なセンサーといったグリーンテクノロジーがもたらす、収益性の高いビジネスチャンスによって後押しされています。.

パワーエレクトロニクスデバイスの需要急増をビジネスチャンスとして捉えようとする企業は、高品質な炭化ケイ素（SiC）ウェーハを大量に確保できなければなりません。 かつてII-VIとして知られ、現在はレーザーや回路用スイッチを製造している米国のコヒーレント社は、SiCウェハーの生産に特化した子会社を設立することで、このトレンドを活かす計画だ。.

同社は先日、炭化ケイ素（SiC）半導体事業に対し、日本のデンソーおよび三菱電機から計$1十億の投資を確保したと発表した。 この投資により、150mmおよび200mmのSiC基板およびエピタキシャルウェーハの生産能力拡大が支援されるため、今後数年間の設備投資計画が加速することになる。.

コヒーレントによる今回の投資は、市場予測によればSiCの総潜在市場規模が2030年までに約$21十億に達すると見込まれる中でのものであり、同社はこの需要の増加に対応するため、同材料を用いた基板およびエピタキシャルウェーハの製造体制を拡大し、 これにより、SiC技術におけるコヒーレント社の世界的なリーダーシップを、これらの事業展開と並行してさらに強化することになります。.

SiCチップは、その優れた効率性から大きな注目を集めています。その証拠として、シリコン系チップに比べて熱として失われるエネルギーが半分に抑えられることが挙げられます。これにより、パワーエレクトロニクス部品はより低い温度で動作できるようになり、コストと重量の削減が可能になります。さらに、熱の損失が少ないため、バッテリーの持続時間も長くなります！

もう一つの要因は、SiC半導体がシリコンよりも強度が高く、耐摩耗性に優れた材料で作られているため、動作寿命を延ばすのに役立つという点です。 こうした理由やその他の要因から、パワーエレクトロニクスメーカー各社はSiCを積極的に採用しています。その結果、Wolfspeed社は2018年夏に世界最大規模のSiCファブ施設を建設すると発表し、インフィニオン社も自社工場の建設計画を発表しました。.

用途

SiCは、その優れた熱伝導率、硬度、および剛性により、半導体エレクトロニクス分野で広く利用されています。これらの特性により、高温・高電圧環境での使用に最適です。 SiCの優れた熱伝導率により、インバータや電気自動車の駆動系といった大電力変換用途に加え、その低い電気抵抗を利用して熱損失を低減しつつ効率を向上させる送電システムにも活用されています。 同様に、SiC技術はその低い熱膨張係数から、宇宙望遠鏡「ハーシェル」や「ガイア」にも活用されており、SiC製の鏡は最大3.5メートル（11フィート）もの大きさにまで達することがあります。.

コヒーレント社の炭化ケイ素事業に対し、日本の3つの複合企業グループ ――デンソー、日立製作所、三菱電機――の各社から関心を集めており、この件に詳しい情報筋によると、各社は最大$5十億の評価額での出資を検討しているという。同情報筋は、この件が機密扱いとされているため、匿名を条件に語った。.

世界的な電気自動車（EV）の需要が急増する中、その需要も急上昇しています。航続距離の延伸、バッテリーコストの削減、および排出ガスの効果的な抑制を実現するため、炭化ケイ素（SiC）をベースとした電力変換器は、2025年頃からハイエンドEVで広く採用され始め、その後、自動車や産業用電力用途全体へと普及していくと見込まれています。.

この子会社は、SiC基板の製造に加え、デバイスやモジュールの製造にも事業を拡大している。カーン氏は、同社の成功の鍵は、三菱電機やデンソーといった大手システム企業と連携し、協業から最大限の知見を得て、生産プロセスを改善することにあると考えている。.

同社は、従来のシリコンチップに比べて優れた耐電圧性、耐熱性、信頼性、性能、および寿命を備えた高性能SiCパワーMOSFETの製造に適した、200mmのn型4H-SiC基板の生産を目指しています。 SiC MOSFETは、より高い周波数、より高い温度、より広い電力範囲で動作し、かつ低コストで実現できるパワーエレクトロニクスシステムを提供します。これは、CO2排出量の削減に貢献すると同時に、クリーンエネルギーソリューションへの移行を加速させる理想的なソリューションです。.

テクノロジー

炭化ケイ素（SiC）は、高温や高電圧下で動作する半導体電子デバイスに使用される、極めて硬く脆い結晶材料であり、室温では優れた電気伝導性を示します。SiCは極めて高い温度や電圧に耐えることができ、室温では卓越した電気伝導性を有しています。 そのため、発光ダイオード（LED）、初期のラジオ用検出器、電力変換器（電気自動車などに搭載されているものなど）などに応用されており、SiCを用いた半導体電子デバイスにはあらゆる種類の用途が見られます。 天然のモアッサナイトはごく限られた量しか採掘されませんが、市販されているSiCのほぼすべては、採掘された原料から合成製造されたものです。.

パワーエレクトロニクス分野において、炭化ケイ素製のチップは、シリコン製のチップに比べて、動作温度やスイッチング周波数の低減など、いくつかの利点をもたらすことができます。最近、コヒーレント社は、炭化ケイ素の生産に特化した子会社を設立したことで話題となりました。これは、ドイツ最大の炭化ケイ素工場を建設したウルフスピード社や、半導体デバイスを製造するインフィニオン・テクノロジーズ社の動きに続くものです。.

コヒーレント社の炭化ケイ素事業は、創業以来飛躍的に拡大し、高性能パワーデバイスの製造向け大型ウェーハを生産しています。 直径200mmまでの基板を扱う生産ラインが確立され、このプロセスで使用するための装置の認定も完了しています。さらに、エピタキシャルウェハ製造子会社は、多様なパワー半導体デバイスの製造拠点としても機能しています。.

収率を最大化し、コストを削減するため、この子会社は「リーリー法」の採用に乗り出した。この方法では、炭化ケイ素粉末を昇華させ、窒化ケイ素（SiN）や二炭化ケイ素（Si2C）といった、より高温のSiC化合物へと変換する。 Lely法では、高純度の単結晶の成長が可能であり、これを切断して個々のエピタキシャルウェハーを製造します。この方法は化学気相成長法（CVD）よりもコストがかかる場合がありますが、信頼性が高く、かつコスト削減を実現する炭化ケイ素半導体デバイスを製造する上で不可欠であると考えられています。.

当該子会社は、デンソーおよび三菱電機と長期供給契約を締結しました。両社は、電気自動車用パワーコンバータの製造において、当社子会社が生産するSiC基板およびエピタキシャルウェーハを採用しています。これらの契約に基づき、各社のパワーエレクトロニクス分野のニーズに対応するため、150mmおよび200mmのSiC基板が調達されることになります。.

価格

コヒーレント（COHR、+4.52%）の株価は火曜日、同社の炭化ケイ素半導体事業が、日本の自動車部品メーカーであるデンソー（6902、-1.07%）および三菱電機（6503） -0.68%が、それぞれ$500百万を投資して12.5%の非支配持分を取得するというニュースを受けて、火曜日に株価が急騰した。ピッツバーグに本社を置くコヒーレントは75%を保有している。.

Coherentによる出資により、設備投資計画が加速され、長期的な供給契約の締結が可能となります。さらに、この取引により、Coherentは、SiC基板やエピリアクターの製造から、デバイスおよびモジュールの設計・生産に至るまで、バリューチェーンのあらゆる段階において顧客と関わる総合的なプレーヤーとなることができます。 新事業およびワイドバンドギャップエレクトロニクス事業担当上級執行副社長のソハイル・カーン氏が、CEOとしてこの新子会社を率いることになる。.

この投資の結果、旧コヒーレント社の通信部門は2018会計年度において、総収益の約65%を占めました。 フィッチ・レーティングスによると、この投資により、同事業の売上高は2023年度までに$2 billionを超えるランレートに達し、利益率は15%を超えると予想されている。 これは、2018会計年度における年間売上高への寄与額が約$650百万であったことに比べ、目覚ましい伸びを示している。.

炭化ケイ素は、特定の隕石やコランダム鉱床、そして宝石のモアッサナイトにのみ微量に含まれる希少な化合物です。 その特殊な特性により、炭化ケイ素は高温電子機器やパワーエレクトロニクス分野において不可欠な構成要素となっています。シリコンよりも高い温度や電圧に耐えることができる一方で、アルミニウムや鋼よりも効率的に電気を伝導するからです。さらに、炭化ケイ素は、アルミニウムや鋼製の同等品に比べて、かなり軽量かつ高強度です。.

コヒーレント社は、過去2年間にわたり、生産能力の強化と継続的な事業拡大を支援するため、300mmウェーハの生産ラインの構築をはじめ、エピタキシャルウェーハ加工装置や研究開発（R&D）体制への投資など、事業に多額の投資を行ってきました。 現在、コヒーレントは、直径200mmおよび400mmのSiCウェーハを世界中のさまざまな顧客に供給しています。.

フィッチは、炭化ケイ素事業の成長と、コヒーレント社買収によるコスト効率化が相まって、他のセグメントの低迷を相殺し、見通し期間中はEBITDA利払い倍率が通常の「BB」格付け水準に近い水準に達すると予想している。.