パワー＆エネルギー（Power＆Energy）特選コーナー
パワー（電源）とエネルギー（蓄電・発電）を軸に、電子機器の省エネ設計やバッテリーマネジメント、電気自動車、スマートグリッドまで、「エネルギーコントロール」の広範囲にわたるアプリケーションをカバー。パワートランジスタや電源のデジタル制御、環境発電から、電力モード管理に使うソフトウェア、開発/テストツールなど、パワーエレクトロニクスの最新情報を集約してお届けする。
最新動向
ビジネスニュース 企業動向：
インフィニオン テクノロジーズ（Infineon Technologies）は、“クリーン”“セーフティ”“スマート”の3つをターゲットにし、世界車載半導体市場で世界トップを目指す。これまで、地元欧州などと比べ、比較的低シェアで推移してきた日本市場でも急速にシェアを拡大させており、世界車載半導体首位をいくルネサスを世界規模で追う構えだ。
ビジネスニュース 企業動向：
アルテラは、車載用ICの品質規格「AEC-Q100」に準拠した高集積型電源IC「Power SoC」を発表した。同社のFPGA製品と組み合わせて、車載インフォテインメント機器や先進運転支援システム（ADAS）、EVのパワートレインなど、車載電子機器用途に提案していく。
ビジネスニュース 業界動向：
村田製作所など電源メーカー3社は、先端の分散型電源システム開発において、制御ソフトウェア互換性などを保つためのコンソーシアム「Architects of Modern Power（AMP）」を設立した。AMPグループは、2014年11月に開催される展示会「Electronica 2014」の会場で、デジタルPOLレギュレータや最新のバス規格に対応したDC-DCコンバータを発表する。
パワー半導体：
インフィニオン・テクノロジーズは、300mmウエハーによるIGBT（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）の量産を2014年中に開始する明らかにした。量産当初は最大1200V耐圧の家電向け製品を展開し、早ければ産業向け製品も2015年から量産する予定だ。
注目記事
Wired, Weird：
FPGAはハードウェアをプログラムできるデバイスで機器の高性能化や小型化には欠かせなくなってきている。複数のFPGAが実装される基板も多くなった。今回は、重要部品となったFPGAに起因したと思われるトラブルと、その原因について詳しく調査を行ったので紹介する。
ビジネスニュース 企業動向：
Infineon Technologies（インフィニオン テクノロジーズ）は東京都内で記者発表会を開催し、IR（インターナショナル・レクティファイアー）を30億米ドルで買収する件について説明した。Si/GaN/SiCパワー半導体をはじめ、製品群の拡充や製造拠点の最適化などによる利益率の改善で、2017年会計年度には利益率15％を目指す。
世界を「数字」で回してみよう（2）：
夏がくるたびに繰り返される電力需要の議論。果たして、日本の電力は足りているのか、いないのか。まずは日本全国で使われている電力をイメージするために、われわれがいったい「何人のメイド」を働かせているのかを計算してみよう。
世界を「数字」で回してみよう（６）：
太陽光発電のみで生活する――。これが現実になれば、私たちはもう原発やら電気代やらを心配することなく、夢のような生活を送ることができるでしょう。市販のソーラーパネルの「発電出力」だけを見れば、あながち不可能ではない気もしてしまいます。ですが、太陽光発電には大きな“落とし穴”があるのです。
ビジネスニュース 企業動向：
Fairchild Semiconductor（フェアチャイルドセミコンダクター）は、製造工場の一部を閉鎖すると発表した。5インチウエハーでの製造ラインを廃止し、6インチウエハーでの製造ラインも縮小する。
ビジネスニュース 市場予測：
パワー半導体の世界市場は、2013年実績の約143億米ドルに対して、2020年にはほぼ倍増の294億米ドルに拡大する。今後も白物家電や産業機器、自動車分野がパワー半導体の需要をけん引する見通しだ。SiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）といった次世代パワー半導体市場は、2020年に約28億米ドル規模と予測されている。
ビジネスニュース 企業動向：
富士通セミコンダクター（以下、富士通セミコン）とオン・セミコンダクター（以下オンセミ）は2014年7月31日、富士通セミコンがオンセミ製品を受託製造するファウンドリ契約を締結するとともに、富士通セミコンが新たに設立する会津若松地区8インチウエハー対応工場運営会社にオンセミが7億円出資することで合意したと発表した。
JPCA Show 2014：
デンソーは、熱可塑性樹脂と樹脂レス金属ペーストを用いた一括積層プロセス「PALAP（Patterned Prepreg Lay-Up Process）」による多層プリント基板を「JPCA Show 2014」で紹介した。同プロセスの応用例の1つが熱流センサーで、従来の温度センサーに比べて4倍の感度を実現している。
「A4WPはワイヤレス給電の第2世代だ」：
ワイヤレス給電の標準化団体「Alliance for Wireless Power（A4WP）」のプレジデント兼ボードチェアマンであるKamil A.Grajski氏が、A4WPの最新動向に関しての講演を実施し、今後策定予定の認証プログラムなどについて説明を行った。
SiC／GaN
ビジネスニュース 企業動向：
新日本無線とデンソーは2014年10月、SiC（炭化ケイ素）を用いたオーディオ用半導体デバイスの共同開発を行うことで合意し、既にプロトタイプを製作したと発表した。両社は、今後評価を進めるなどしオーディオ用SiC-MOSFETを2015年後半にも量産する計画。
CEATEC 2014：
トランスフォーム・ジャパンは、「CEATEC JAPAN 2014（CEATEC 2014）」において、耐圧600VのGaN（窒化ガリウム） HEMT（高電子移動度トランジスタ）と、GaN HEMT搭載の各種PFC評価ボードなどを展示した。
パワー半導体 SiC：
東レ・ダウコーニングは2014年9月18日、6インチ（150mm）サイズのSiC（炭化ケイ素）ウエハーとして、マイクロパイプ密度（MPD）や貫通らせん転位（TSD）など欠陥の量を保証した製品（3グレード）を発売したと発表した。
エフィシエント・パワー・コンバージョン EPC2019他：
エフィシエント・パワー・コンバージョン（Efficient Power Conversion：EPC）は、eGaN（エンハンスメント・モード窒化ガリウム）パワートランジスタの新製品として、耐圧30〜200Vの6製品を発売した。これらを搭載したDC-DCコンバータも評価用として提供する。
ビジネスニュース 企業動向：
東芝は2014年8月、ディスクリート半導体事業における製品戦略を発表し、次世代パワー半導体として、SiC（炭化ケイ素）デバイスとGaN（窒化ガリウム）デバイスの双方でビジネス展開していくなどの方針を示した。
TECHNO-FRONTIER 2014：
トランスフォーム・ジャパンは「TECHNO-FRONTIER 2014」（テクノフロンティア 2014）で、窒化ガリウム（GaN） HEMTを搭載した一体型PC向け電源、単相インバータなどの評価ボードを展示した。
TECHNO-FRONTIER 2014：
インターナショナル・レクティファイアー・ジャパン（IRジャパン）、「TECHNO-FRONTIER 2014」（テクノフロンティア/2014年7月23〜25日、東京ビッグサイト）において、小型IPM（インテリジェントパワーモジュール）「μIPM-DIP」ファミリや、第2世代IPM「IRAM Gen2」ファミリを紹介した。また、GaN（窒化ガリウム）によるパワー半導体の開発ロードマップなども示した。
TECHNO-FRONTIER 2014 開催直前情報：
三菱電機は2014年7月、SiC（炭化ケイ素）を用いたMOSFETとダイオードを使った“フルSiC”構成の家電向け小型パワー半導体モジュールを発売した。新製品は2014年7月23〜25日に開催される展示会「TECHNO-FRONTIER 2014」（東京ビッグサイト）で展示される。
パワー半導体：
JR東日本は2014年7月、2015年秋頃に山手線で営業運転を開始する新型電車車両「E235系」の主制御器に、SiC（炭化ケイ素）を使用したパワー半導体を搭載すると発表した。
パワー半導体 SiCデバイス：
ノリタケカンパニーリミテド（以下、ノリタケ）は、炭化ケイ素（SiC）パワー半導体向けに、温度範囲が−40〜250℃で1000回の耐熱サイクル性を実現した金属セラミック基板を開発したと発表した。
パワー半導体 酸化ガリウム：
情報通信研究機構（NICT）は、2014年4月をメドに次世代パワーデバイス材料の1つである酸化ガリウムを使ったデバイスの実用化を目指した本格的な開発プロジェクトを発足させる。国内電機メーカーや材料メーカー、半導体製造装置メーカー、大学などと連携して2020年までに酸化ガリウムパワー半導体デバイスの実用化を目指す。
パワー半導体：
ロームは、SiC（炭化ケイ素）を用いたMOSFETデバイスの価格が、2016年度には、Si（シリコン）ベースのIGBT（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）価格の1.5〜2倍程度に低減できるとの見通しを示した。現状、10倍程度とされるSiCデバイスとSiデバイスの価格差が見通し通り大幅に縮めば、SiCデバイスの普及に拍車が掛かることになる。
パワー半導体：
情報通信研究機構などは、次世代パワー半導体材料の1つである酸化ガリウムを用いたMOSFETを開発したと発表した。酸化ガリウムは、炭化ケイ素（SiC）や窒化ガリウム（GaN）よりも、パワー半導体に向く材料物性を備えるという。
TECHNO-FRONTIER 2013 電源設計：
「TECHNO-FRONTIER 2013」（2013年7月17〜19日、東京ビッグサイト）では、GaN/SiCを用いた次世代パワー半導体製品の展示が相次いだ。各社のGaNデバイス、SiCデバイスの展示を紹介する。
知財で学ぶエレクトロニクス（1）：
品質やコストと並んで、設計開発者が関心を持たなければならないのが、「特許」だ。製品設計の前段階から、自らの新たな視点に基づく特許出願を心掛けることが重要だが、まずは技術者が自ら特許について調べるためのヒントが必要だろう。本連載では、特定分野を毎回選び出し、その分野に関する特許の企業別、国別の状況を解説しながら、特許を活用する手法を紹介する。
- 動作温度は最大200℃、STマイクロの1200V耐圧SiCパワーMOSFET (2014年3月25日)
- 富士通、GaNパワーデバイス事業をTransphormと統合 (2013年11月28日)
- 電力変換システムのサイズが100分の1に、マイクロ波制御とGaNデバイスで実現 (2014年2月12日)
- 高耐圧もGaNで、IRジャパンが600VのGaN電源モジュールを展示 (2012年7月12日)
- デンソーが小型SiCインバータを披露、出力密度は世界最高水準の60kW/l (2012年5月23日)
- 車載インバータ向けの絶縁素子内蔵ゲートドライバ、SiCデバイスの駆動に最適 (2012年5月18日)
- いよいよSiCの時代へ、業界初の「フルSiCパワーモジュール」が量産 (2012年3月27日)
- SiC-SBDとSiパワー半導体を1パッケージ化、ルネサスがモジュール製品を投入 (2012年1月25日)
- SiCデバイス搭載のEV用電動システムが進化、容積を従来比で40％削減 (2012年1月19日)
- パナソニックの新構造SiC-MOSFET、SiCインバータの部品数/サイズ/コストを半減 (2011年12月19日)
- デンソーがSiCデバイス開発を加速、2015年以降発売の次世代EV搭載を目指す (2011年12月9日)
- SiCデバイスを採用したカーオーディオパワーアンプ、「音質の次元が違う」 (2011年12月1日)
- パナソニックが業界初の統合設計ツールを開発、次世代パワー半導体に最適化 (2011年12月27日)
- “世界最小”のオールSiCインバータをFUPETが開発、パワー密度は従来開発品の1.5倍に (2011年9月6日)
- 次世代パワー半導体向けソースメジャメントユニット、3kVで20mAの4象限動作 (2012年3月23日)
- GaNパワー半導体市場、2012年は1000万ドル規模に (2012年3月9日)
- パワー半導体が変える電力の未来、GaNが先導か (2012年2月14日)
- SiC基板の特許、デンソー、Cree、新日本製鉄が強い (2011年4月12日)
- FUPETがパワー密度40kW/lのSiCインバータを披露、今後の課題はノイズ低減 (2011年10月12日)
電源用デバイス/モジュール
Microchip MCP19118/9：
Microchip Technology（マイクロチップ テクノロジー）は2014年10月22日、マイコン内蔵アナログ電源コントローラ「MCP19118」と「MCP19119」を発表した。最大40Vまでの同期降圧型DC-DCコンバータのPWM制御が行える。
ローム BD39001EKV-C：
ロームの「BD39001EKV-C」は、車載マイコン向けの汎用システム電源ICである。さまざまな車載マイコンに対応できる汎用性と、アイドリングストップ搭載車のバッテリ変動にも対応できる機能を備えている。
STマイクロ RHF1009A/100：
STマイクロエレクトロニクスの「RHF1009A」と「RHF100」は、宇宙空間に存在する高レベルの放射線に対する耐性を備えたシャント電圧リファレンスICである。航空宇宙用機器などの用途に向ける。
IR AUIRFN8459/8458：
インターナショナル・レクティファイアー・ジャパン（IRジャパン）の「AUIRFN8459」と「AUIRFN8458」は、「COOLiRFET」シリーズと呼ばれる製品で、耐圧40Vの車載用パワーMOSFETである。
IR IRFHE4250D：
インターナショナル・レクティファイアー・ジャパン（IRジャパン）の「IRFHE4250D」は、パワーMOSFET「FastIRFET」を2個内蔵した定格電流60A、耐圧25Vのパワーブロックである。従来品に比べて25Aでの電力損失を少なくても5％低減することができる。
日本TI TPS65261/65262：
日本テキサス・インスツルメンツ（日本TI）の「TPS65261/65262」は、3出力の同期整流型降圧DC-DCコンバータである。デジタルテレビやセットトップボックス、家庭用ゲートウェイ、アクセスポイントネットワーク、ワイヤレスルータなどの用途に向ける。
電源設計：
ルネサス エレクトロニクスは2014年8月19日、マイコンへの電源供給用ICとして、設計の煩わしさを解消する複数の機能を盛り込んだ「かんたん電源ICシリーズ」の第2弾製品群のサンプル出荷を開始した。ルネサス製のマイコンや産業用SoCに最適な電源ICとして、広く提案していく。
TECHNO-FRONTIER 2014：
アルテラは、電源製品群「Enpirion」として20nmプロセス採用FPGA「Arria10」をはじめとしたプログラマブルデバイスや、最先端プロセス採用プロセッサ/SoCなどに適したフルデジタル制御方式のDC-DCコントローラ「ED8101」を「TECHNO-FRONTIER 2014」（テクノフロンティア/2014年7月23〜25日、東京ビッグサイト）で公開した。
- 「Zynq」などのFPGAに最適なプログラマブル電源IC (2014年7月24日)
- 待機時の自己消費電流を11μAに、モバイル機器の発熱と電池消耗を低減 (2014年7月7日)
- Thunderbolt対応のDC-DC電源IC、バスパワード周辺機器の電源設計を容易に (2014年8月5日)
- 耐圧40Vでオン抵抗が最大1.0mΩのパワーMOSFET、缶パッケージで供給 (2014年6月16日)
- 光と振動の2入力対応品やMPPT対応品――スパンションが環境発電用ICを発表 (2014年6月6日)
- ロームが「世界標準を狙う」車載用LDOシリーズを発表 (2014年5月16日)
- 1インチ角で60A出力対応のデジタル制御POLモジュール (2014年4月11日)
- 導通損失とスイッチング損失を低減、耐圧600VのIGBTを18品種追加 (2014年5月13日)
- 大電流対応と低抵抗化を図ったフェライトによるハイパワーインダクタ (2014年7月9日)
- 車載対応のパワーマネジメントIC、オン・セミが2製品追加 (2013年10月31日)
電源／電源設計
Wired, Weird：
かなり特殊な電源の修理依頼があった。ランプ用の電源だが設計/製造した電源メーカーが設備業界から撤退してしまい、電源の修理を依頼できなくなったということだった。現物を確認したら……『ブレーキがない自動車』のような危ない“暴走電源”だった。今回はこの“暴走電源”の修理例を報告する。
Design Ideas 計測とテスト：
−48V系の電源は、実際には−60V〜−48Vの範囲で変化する。この電源の電流を計測するための回路には、±15Vの電源が必要となる。正負両電源から負電源を不要にできれば、装置の複雑さが緩和できる。本稿では、−60V〜−48Vの電源ラインに対応した単電源（正電源）動作の電流計測回路を紹介する。
テレダイン・レクロイ HDO8000：
テレダイン・レクロイ・ジャパンは、オシロスコープ「HDO8000」シリーズ向けモータドライブ・パワー解析ソフトウェアを発表した。EVや空調システム、電動工具、工作機械などに搭載される三相モータやその駆動装置、制御システムなどの開発/評価用途に向ける。
Design Ideas パワー関連と電源：
システムを設計する場合、電源投入と電源切断のときに発生する、コア電圧（内部回路に供給する電源電圧）とI/O電圧（入出力回路に供給する電源電圧）のタイミングと、その電圧差に注意を払う必要がある。電源投入/切断時に3.3Vの入力電圧を1.8Vのコア電圧に変換し、I/O電圧は3.3Vを保つようにして、2つの電源電圧の差を最小に抑える回路を紹介する。
電源設計：
世界規模で電力消費を削減し、電力使用量と請求情報を簡単に収集できると同時に、利用者が再生可能な電力買い取り制度の恩恵を享受するために、スマートメーターを本格展開することは重要な一歩です。ただし、スマートメーターの設計には標準が存在せず、設計が異なると電力供給方式も異なります。本稿は、スマートメーターの電源設計者が直面するいくつかの課題について考察し、ソリューションを紹介します。
Design Ideas パワー関連と電源：
小型モーターを含むシステムを開発する際には、速度の調整が可能な双方向モーター制御回路が役立つ。今回は、一般的なデバイスを使用し、低コストでありながら小型で、柔軟性が高く、すぐに活用できる双方向モーター制御回路の例を紹介する。
Wired, Weird：
今回は、キセノンランプ点灯電源の修理で経験した高圧回路で陥りやすい失敗例を紹介する。高圧回路は、ちょっと油断するだけで、すぐに放電、感電してしまう危険が潜む。細心の注意を払う必要がある。
二次電池／太陽電池／充電器／モーター
ビジネスニュース 企業動向：
住友金属鉱山は2014年10月20日、二次電池用正極材料であるニッケル酸リチウムの生産設備の増強投資を行うと発表した。総額約150億円を投資し、ニッケル酸リチウムの生産能力を現行の月産850トン体制から月産1850トン体制へ増強する。
ルネサス RL78/G1Gグループ：
ルネサス エレクトロニクスの「RL78/G1G」グループは、ブラスレスDCモータ制御のシステムコストを従来に比べて4割削減することが可能なマイコンである。扇風機やフードプロセッサ、電動工具など、ブラスレスDCモータ搭載の小物家電用途に向ける。
CEATEC 2014：
パナソニックのオートモーティブ＆インダストリアルシステムズ社は、「CEATEC JAPAN 2014（CEATEC 2014）」において、直径が3.5mmとスリム形状のピン型リチウムイオン電池を展示した。ウェアラブル機器などの電源用途に向ける。
2013年はプラレール：
パナソニックは、実際に人間が乗車できるオリジナルの電車を開発し、単1形の乾電池「EVOLTA（エボルタ）」を動力源として線路上を約8km走破する実証実験に挑戦する。
エネルギー技術 太陽電池：
韓国電気研究院（The Korea Electrotechnology Research Institute）は2014年8月、「布状の色素増感型太陽電池」を開発したと発表した。
エネルギー技術 太陽電池：
理化学研究所と東京大学は、光の照射によって相移転を起こす強相関電子系酸化物と半導体を接合した太陽電池を試作するとともに、その接合界面の近いところで相競合状態を誘起することに成功し、磁場によって太陽電池の光電変換効率を向上させることが可能であることを発見した。
電気自動車：
パナソニックは、電気自動車（EV）ベンチャーのTesla Motors（テスラ）が米国で計画していた大規模リチウムイオン電池工場「ギガファクトリー」の建設に協力すると発表した。テスラは、工場の土地や建物、パナソニックが、リチウムイオン電池セルの生産設備に投資を行う。
材料技術：
東京大学大学院工学研究科教授の水野哲孝氏のグループと日本触媒は、現行のリチウムイオン電池の7倍に達するエネルギー密度を可能とする、新原理の二次電池の動作を実証したと発表した。この新原理の二次電池は、正極中における酸化物イオンと過酸化物イオンの酸化還元反応を利用する。
エネルギー技術 太陽電池：
リコーは、電解質を固体材料のみで構成した色素増感太陽電池の開発に成功した。液体の電解質を用いた従来技術で課題となっていた安全性や耐久性を改善しつつ、発電効率はアモルファスシリコン太陽電池の2倍以上を達成した。環境発電（エネルギーハーベスト）用素子として、ネットワークセンサーなどの自立型電源用途に向ける。
ビジネスニュース 業界動向：
現在、スマートフォンやタブレット端末によって支えられているリチウムイオン電池市場。今後はスマートフォンなどの成長は鈍化することが予測されるため、新たな用途を見つけることが課題となっている。その筆頭に挙がっているのが、ウェアラブル機器だ。
ビジネスニュース 市場予測：
業界団体がパートナーシップを組むなど、新たな動きがみられるワイヤレス給電市場。世界での売上高は、2013年から2018年にかけて約40倍になる見通しだ。
エネルギー技術：
カシオ計算機のフラッグシップモデル腕時計の1つである「OCEANUS」（オシアナス）の新製品は技術的特長の1つとして、“新開発ソーラー”をうたう。発電効率を高めることが難しい中で、発電能力を大幅に高めることに成功した“新開発ソーラー”はどのようなものか、開発者の話も交えて紹介する。
電気自動車：
半導体テスター用プローブカードの大手企業として知られる日本マイクロニクスが、新構造の二次電池「バテナイス」の実用化に向けて開発を加速している。バテナイスは、リチウムイオン電池などの化学電池や、電気二重層キャパシタなどの物理電池を上回る特性を持つ“量子電池”だという。
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