INDEX目次EV、スマートグリッド、高速通信などを支えるパワー半導体デバイスには、シリコンカーバイド(SiC)以外にも様々な材料が候補に挙がっている。その中でSiCの次に市場を席巻すると考えられる材料がガリウムナイトライド(GaN、窒化ガリウム)だ。本稿ではGaNを中心として、新規材料によるパワーデバイス開発に取り組むスタートアップを紹介する。Researchの調べによると、2021年のGaNパワーデバイス世界市場規模は178.2m$としており、2030年には2.7b$に到達と予測。2030年までの年平均成長率は35.80%と予想している。22.9%と見積もった。内訳はわからないが、多くはSiCと想定される。そのため、GaNはあと5-6年で一気に数千億円市場へ成長することが期待されているということになる。先にSiCが本格的な量産体制に入っており、GaNの用途は当初はややニッチな用途に限定される可能性がある点は要注意である。この領域には大手企業もベンチャー企業も技術開発を行っている。Instrumentsはソーラー・インバータや産業用モーター・ドライブ、充電器など幅広い領域をカバーする。ロームは、スイッチング性能というGaNパワーデバイスの特徴に主眼を置いたプロダクト開発が見られる。Systemsは後述するようにEV用途に力を入れており、より具体的な用途としてコンバータや車載用充電器での利用を見据えている。Semiconductorは当然GaNだけでなく、SiCにも力を入れている。SEMICONDUCTORを2022年に買収したことで、両方の領域に進出している。現在、SiCは市場に流通し始めている。大手EVメーカーはSiCパワーデバイスサプライヤーと提携し、EVにSiCを組み込みつつある。詳しくは、SiC市場についてまとめた記事で取り上げている。参考記事:SiCパワー半導体×スタートアップの動向GaNは結晶基盤を作るのに技術的な難しさがあるため供給量や低コスト化に課題が残るものの、小型のパワー制御モジュールにより、従来のシステムを置き変えつつある。現在、量産体制の構築途上にあり、PC用充電器など一部分野では既に利用が始まった。米・カナダ・アジアのGaNスタートアップここからはGaNを用いたパワーデバイス関連スタートアップを紹介する。当社調べにより作成、資金調達額はcrunchbaseよりNavitas|IPO後も含め300m$超を調達Navitasは2014年に設立されたGaNパワーICメーカーだ。パワーデバイスのビジネスは、MOSFETやIGBTなどのディスクリートデバイスを販売する形と、それらを組み合わせたパワーIC(モジュール)を販売する形とがあるが、Navitasは特に後者について優位性を持つ。台湾のTSMCなどからGaNウェーハを仕入れ、DellやLenovoを主要な取引先とする。同社が開発したパワーICチップ、GaNFastは従来のパワー制御モジュールと比較して大幅なサイズの縮小に成功し、PCやスマホ用充電器として多数採用された。2021年には、TrendForceの調査で市場シェアトップとなっており、さらにNASDAQ上場を果たしている。上場までの約5年間で47.1m$、IPO後の調達も含めれば300m$以上を記録している。Navitasの急成長を支えたのは2人の共同創設者だ。Semiconductor(Onsemiに2.4B$で売却)で最高技術責任者を務めた経験から、ICデザインや製造プロセス設計に詳しい。Sheridanはベンチャーキャピタルが支援する半導体新興企業BridgeCoのCEOを務め、そこでワイヤレスオーディオ市場での市場シェアを80%獲得した。Rectifierでは副社長兼ゼネラルマネージャーを務めている。2023年9月には、データセンター、太陽光発電、エネルギー貯蔵、EVなど要求の厳しい高出力アプリケーション向けの新たなパワーIC、GaNSafeを発表している。IVWorks|機械学習を用いたエピタキシャル成長制御技術IVWorksは2011年設立の韓国スタートアップで、GaNエピタキシャルウェーハを製造・販売している。2019年12月にはシリーズB資金調達ラウンドで6.7m$、2021年11月にはシリーズC資金調達ラウンドで17.4m$、2022年にはシリーズDで7.6m$を調達した。シリーズDの調達額が少なかったことがやや気になるが、順調に資金調達を重ねているように見える。特徴は機械学習を利用したエピタキシャル成長制御技術だ。IVWorksでは、RHEED(電子線回折測定の一種)パターン、成長条件、エピウェーハの品質結果を統合したデータセットの妥当性と相関関係を学習することで、予測モデルを作成する。この予測モデルをエピウェーハ製造に適用して、生産性を最大化した。この分野ではIntelliEPIと提携し、技術開発を協力して進めている。SemiconductorはGaNパワーモジュール開発を目的とし、2022年に設立。)社内の研究グループが基盤となっており、同社の子会社として誕生した。200以上の関連特許を取得。Deltaは電源やトランスシステムに関する国際的なリーディング企業であり、AncoraのGaN事業もDeltaの事業展開を支えるものとなることが予想される。Semiconductors(台湾)などのパワーデバイス製造大手企業も出資している。Systemsは2008年に設立されたパワーデバイスメーカーで、カナダ・トロントに本社を置く。2021年11月にはEV市場への参入を目的として資金を調達し、150m$を獲得した。SystemsはTSMCからウェーハを調達し、チップ生産を行ってきた。トヨタやBMWも出資しており、これらEVメーカーに対し継続的にGaNパワーチップを供給する契約を交わしている。Witham氏は「GaNは従来のシリコンベースのパワーチップと比較して電力損失を4倍削減することができる」、「自動車、EVの分野で大きな動きがあり、今こそ急速な成長を最大限に活用し、市場シェアを奪い取る時だ」と述べた。SystemsはInfineonから830m$で買収された。FLOSFIA|「ミストドライ法」による量産化を目指すFLOSFIAは京都大学発のスタートアップで、α酸化ガリウム(α-Ga2O3)のパワーデバイス応用を目指す。独自の製膜法である「ミストドライ法」は、サファイア基板上にα酸化ガリウムによるデバイスを直接製作できるため、低コスト化と量産が容易になるという。α酸化ガリウムではp型特性の発現(真性半導体へのホウ素やインジウムの添加)ができないという課題があったが、2023年3月の発表によれば、α酸化ガリウムと組み合わせて用いるp型半導体の製膜にも成功し、量産化に向けた課題を順調に乗り越えつつある。SiCの台頭でGaNは当面ニッチに前述の通り、GaNパワー半導体には量産面での課題が残るものの、徐々に技術開発は進んでいる。当初多くの人が想定していたようにGaNの実用化が進んでいるわけではなく、技術開発を行う中で壁にぶつかる部分も多々あるようだ。その間にSiCはウェハ基板の大口径化が進み、現在の最先端は8インチの量産化まで来ている。GaNのパワーデバイスにおけるポテンシャルは変わらないが、SiCの台頭もあり、どこまでGaNがボリュームの出る市場で戦えるかは現時点では不透明である。大手製造業向けの戦略コンサルティングに携わった後、技術マッチングベンチャーのLinkersでの事業開発やマネジメントに従事。オープンイノベーション研究所を立ち上げ、製造業の先端技術・ディープテクノロジーにおける技術調査や技術評価・ベンチャー探索、新規事業の戦略策定支援を専門とする。欧・米・イスラエル・中国のベンチャー技術調査経験があり、シリコンバレー駐在拠点の支援や企画や新規事業部門の支援多数。企業内でのオープンイノベーション講演会は数十回にも渡り実施。GlobalがシリーズCで78億円を調達。CVCが出資サステナビリティ脱炭素・カーボンニュートラル特集記事2024.11.05米ボストンでロボティクス産業のイノベーションハブであるMassRoboticsとは?日本企業・自治体とも協業中ロボティクスニュース記事2024.10.31LNTFデバイス開発のHyperLight、VCが主導する53億円の資金調達で成長の加速を目指すエレクトロニクス・半導体ニュース記事2024.10.30衛星運搬のD-OrbitがシリーズCで約245億円を調達。リードインベスターは丸紅エアモビリティニュース記事2024.10.28網膜スキャンで心疾患などの予測をするMediwhaleがシリーズA2資金調達で17億円を確保。Novo承認を目指すデジタルヘルスケアニュース記事2024.10.25バイオインフォマティクスでマイクロペプチド農薬を生成するMicropep、2社のCVCからの追加資金調達でシリーズB完了。