STMicroelectronicsがSiCやGaNなどのパワー半導体を展示すると共に、AIを使ったモータ制御やIO-Linkインターフェイスを使った産業機器ネットワーク向けのソリューションなど、パワー半導体を使ったソリューションをTechno-Frontier 2023で見せた。パワー半導体単体では差別化しにくいが、ソリューションで顧客にメリットを見える化する戦略だ。

図1　SiCを半導体メーカーと契約した自動車メーカー　出典：Yole Developpement

STのSiCが、Tesla社のEV（電気自動車）「Model 3」に2017年に採用されて以来、6年近く経った。TeslaからスピンオフしたEVのラグジュアリカー専門メーカーのLucid Motorsも最初から採用した。「TeslaがSiCの信頼性の実証実験をしてくれたおかげで、SiCを搭載しても大丈夫」という考えが浸透してきたともいえそうだ。2023年8月時点で、Tesla以外にも現代やStellantis、Mercedes-Benzなど実に多くの自動車メーカーがSiCを採用し始めている（図1）（参考資料1）。

フランスの市場調査会社であるYole Developpementによると、2021年のパワーSiCの売上額は10.9億ドル、と初めて1ビリオンドルを超えた。上位6社のランキングを発表しており（図2）、1位のSTは、41.3%のシェアを誇る。2位のInfineon Technologiesは22.8%で、この2社で約2/3のシェアを占めていることになる。

図2　SiC売上額のトップ6社　2021年に10.0億ドルに到達　出典：Yole Developpement

図2からわかるように日本勢のロームと三菱電機もそれぞれ4位、6位と健闘しているものの、海外勢と違って前年比でわずか1桁成長しかしていない。STの55%増、Infineonの126%増、Wolfspeedの53%増、onsemiの43%増と比べて、海外売り上げの少ないことが日本勢の弱点であり、これを克服することが日本企業の最大の課題となっている。

1位のSTは、SiCだけではない。GaNにも力を入れ始めた。耐圧650VのGaNパワートランジスタを集積したGaNフライバックコンバータ（わずか5mm×6mmのQFP）を3月に発表し、ボード体積を50%削減している。PWM（パルス幅変調）回路も集積したこの1チップソリューションにより、光カプラやトランスなどで絶縁すれば標準5/3.3V系で制御する急速充電回路が簡単にできる。100V/200V交流から400W程度のモータも駆動できる。GaNでは数量の多いスマホ用の電源アダプタなどでNavitas SemiconductorやPower Integrationsがトップ争いを演じているが、STもこれら2社を追いかけている状況だ。

パワー半導体とAIを組み合わせて、洗濯機の消費電力を減らそうというデモも行っている。洗濯機に搭載する洗濯物の重量を測定、その重量からモータに流す最適な電流値で動かす、というもの。洗濯物の重量と最適な電流値はエッジAIを使って学習しておき、その学習結果に基づき、最適な電流値を推論する。AIの推論およびモータ制御を受け持つのがSTのマイコンである。マイコンからの指令をIPMパワーモジュールで受け取り3相モータを動かすというソリューションをデモした。

ICチップというハードウエアだけではなく、マイコンにプログラムするためのエッジAIツール「NanoEdge AI Studio」とモータ制御用のソフトウエア開発キットも提供する。これらのソフトを使って設定値をしておき、それらを表示するLCDパネルで設定数値を可視化する。STがICチップという回路だけではなく、ソフトウエアも提供することで、ユーザーは簡単にソリューションを見ることができる。

参考資料
1. "Power SiC: What Has Motivated the Flood of Partnerships Across the Supply Chain?", Yole Group Strategy Insights (2023/08/03)