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 京都大学は、SiC(炭化ケイ素)を使ったCMOS半導体の実用化につながる基礎技術を確立した。SiC半導体は、300℃といった高温環境や強い放射線環境下においてもトランジスタとして機能するものの、これまで「N型」半導体しか製品化されていなかった。今回、同大学は「P型」半導体も実現可能とする技術を開発、P型とN型を組み合わせたCMOS半導体の実用化に道を付けた。パワー半導体と制御回路をモーターに内蔵させた「機電一体」システムや、宇宙空間や原子力発電所などのセンサー用信号処理回路の実用化につながる。

 SiC半導体は、電気自動車や電車の駆動用モーターを制御するためのパワーICとして市場に広がりつつある(関連記事「強いSiに勝てるか、SiC/GaN/Ga2O3の今」)。SiCの材料特性から、既存のSi(シリコン)半導体に比べて低いオン抵抗と高い耐圧を維持しやすいことによる。一方、高温環境や強い放射線環境など、Siでは半導体として機能しなくなる場面でも利用できる特性を備える。ただし、SiCではSiで一般的なCMOS半導体を実現できていないため、高温環境下で動作する特性は生かされていない。

 SiCでCMOS半導体が実用化できていないのは、P型半導体が実現できていないためだ。ここへ来て普及し始めたSiCパワーICは、N型半導体のみで「MOSFET(モスエフイーティー)」を実現している。

 CMOS半導体は、高速の信号処理時にも消費電力を抑えやすいことから、Si半導体ではマイコンやメモリーなどのデジタルICに広く使われている。SiCでもP型とN型の双方の半導体が出来れば、2つを組み合わせたCMOS構造で、Siと同様にマイコンやメモリーを実現できる。SiCで、パワー半導体のみならず、制御用マイコンを含めたデジタル回路も構成でき、モーターなど高温となる機構部に内蔵可能になる。オールSiCによる機電一体システムだ。

 また、資源探査時の地中、原子力発電所内、宇宙空間など、高温や高放射線の環境下でセンサーとともに信号処理回路を一体化した半導体を実用化できる可能性がある。