次世代パワー半導体が切り拓く、未来の省エネ社会

電力を制御するパワー半導体

スマートフォン、電気自動車、データセンターなど、現代社会は半導体に支えられています。数ある半導体の中で、パワー半導体は電力をコントロールし、これを効率よく必要な場所に届ける役割を担っています。これまではシリコン（Si）製が主流でしたが、扱える電力や効率に限界が見え始めました。特に電気自動車やデータセンターでは、電力変換の際に多くのエネルギーが熱として失われます。そこで注目されているのが、窒化ガリウム（GaN）や炭化ケイ素（SiC）を使用した次世代パワー半導体です。これらはSiより大きな電圧や電流を扱うことができ、電力損失も減らせるため、省エネルギー化やカーボンニュートラル実現に向けて大きな期待が寄せられています。

小型化、大電力化に対応

GaNとSiCは、異なる特徴があります。GaNは高速動作に優れ、装置を小型化できることが強みです。その特徴から、スマートフォンやパソコン用の高速充電器に使われています。また、人工知能（AI）の普及により電力消費が大きな課題となっているデータセンターでの活用も注目されています。一方のSiCは、大きな電力を高効率で扱うことに優れています。電気自動車、新幹線などにも採用され、特に自動車応用では今後の主流になると期待されています。
現在は、これら2つの材料について、より高効率な電力制御を実現するためのさまざまな研究が進められています。

視点を変え、新たな未来へ

この2つの材料は、もともとは青色発光の実現をめざしたものでした。GaNが青色発光ダイオード（LED）として実用化に成功し、2つの材料の新たな用途として注目されたのがパワー半導体でした。現在では、電力を効率よく扱える新たな価値が見いだされ、次世代パワー半導体として活用されています。技術は最初の目的だけで価値が決まるわけではなく、視点を変えることで未来を支える別の使い道が見つかることがあるのです。

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関西大学システム理工学部グリーンエレクトロニクス工学科教授上田哲三先生

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半導体工学

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メッセージ

イノベーションの本来の意味は「新結合」、つまり「新しい組み合わせを生み出して、新たな価値を創り出すこと」です。全く新しいものをゼロから生み出す「発明」とは少しニュアンスが異なっています。身の回りの知識や経験を組み合わせることで、誰にでもイノベーションを生み出すことができます。ただし、そのためには正しい基礎的な知識が必要です。大学は、イノベーションの基礎を学べる場所です。自らの発想を広げる場として、大学での学びにぜひ挑戦してください。

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1886年に「関西法律学校」として開学した関西大学は、商都・大阪に立地する大学らしく、学理と実際の調和を意味する「学の実化」を教育理念に掲げています。2026年4月には、システム理工学部に新たにグリーンエレクトロニクス工学科を開設。また、千里山キャンパス北東2.2kmには「吹田みらいキャンパス」が誕生し、2025年開設のビジネスデータサイエンス学部の学舎をはじめ、国際学生寮やグラウンドを配置するなど、企業・自治体との連携や留学生交流、体育会活動など多様な学びを育む環境が広がっています。