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SiC MOSFETの約30%減は高温時のオン抵抗｜ROHM発表、接合温度175°Cで比較

ROHMが2026年4月に発表した第5世代SiC MOSFETの「オン抵抗約30%減」は、同じ耐圧・同じチップサイズの第4世代と、接合温度Tj=175°Cで比べた値だ1。チップを大きくせずに、熱い状態での抵抗を下げたことを示す。損失の見積もりでは、この30%は高温時の導通損失に掛かる比率になる。

室温の値で見積もると、高温の損失との差は大きい。第4世代の750V品SCT4013DLLのオン抵抗は、25°Cで13.0 mΩ、150°Cで22.2 mΩだ2。1200V品のSCT4036KRでは、36 mΩが150°Cで72 mΩ3と2倍になる。

約30%は、チップを大きくせずに高温のオン抵抗を下げた値

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SiC MOSFETは、炭化ケイ素で作る電力用のスイッチだ。オンのときにドレインとソースの間に残る抵抗をオン抵抗（RDS(on)）と呼び、電流が流れている間の損失はこの抵抗で決まる。Tjは、チップ内部の発熱する部分の温度を指す（ジャンクション温度）。

ROHMは2026年4月21日、第5世代について、構造の改善と製造工程の最適化で、Tj=175°Cのオン抵抗を第4世代より約30%下げた1と発表した。比較の条件は、同じ耐圧と同じチップサイズだ。用途には、xEVのトラクションインバータ、車載充電器（OBC）、DC-DCコンバータ、AIサーバーやデータセンターの電源などを挙げている。

図1同じチップサイズで比べる
同じ耐圧・同じチップサイズ 第4世代 構造改善と 製造工程の最適化 第5世代 Tj=175°Cのオン抵抗 約30%低い 導通損失と 発熱が減る 小型化と 出力向上 チップを大きくした場合 第4世代 オン抵抗は下がるが 容量・ゲート電荷が増える コスト・パッケージ面積も変わる
第5世代はチップを大きくせずに高温のオン抵抗を下げたので、容量とゲート電荷を増やさずに導通損失と発熱が減る

チップを大きくすれば、オン抵抗は下げやすい。ただし、ROHMの製品ページ4が書くとおり、容量とゲート電荷はチップが小さいほど減る。チップを大きくすると、オン抵抗と引き換えに容量とゲート電荷が増え、価格とパッケージも変わる。ROHMの比較はチップサイズをそろえているので、30%はこの引き換えをせずに得た差になる。

図2高温時のオン抵抗の比較
Tj=175°Cのオン抵抗 第4世代を100とした相対値 同じ耐圧・同じチップサイズ 100 50 0 約30%低い 第4世代 第5世代
約30%は、Tj=175°Cで同じ耐圧・同じチップサイズの第4世代と比べたオン抵抗の差

第4世代のときは、ROHMが第3世代と比べて単位面積あたりのオン抵抗を約40%、スイッチング損失を約50%下げたと5、2つの数値を示していた。

ROHM第4世代の3品番では、150°Cのオン抵抗が室温の1.7〜2倍になる

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導通損失は、電流の2乗にオン抵抗を掛けた値だ。オン抵抗が温度で増えれば、同じ電流でも損失は同じ比率で増える。

第4世代のデータシートに載る25°Cと150°Cの標準値を並べると、温度による増え方は耐圧で違う。750V品のSCT4013DLLは13.0 mΩから22.2 mΩ、同じ750V品のSCT4026DRは26 mΩから44 mΩで6、どちらも約1.7倍になる。1200V品のSCT4036KRは36 mΩから72 mΩで、2倍だ。ROHMの第4世代のアプリケーションノートは7、この差を、1200V品はドリフト層が厚く、温度で増える抵抗の割合が大きいためと説明している。

この3品番の値は、温度でオン抵抗が増える傾向の例だ。SCT4013DLLにデータシートの測定条件と同じ58 Aを流したとして筆者が計算すると、導通損失は25°Cの値で約44 W、150°Cの値で約75 Wになる。室温の値で冷却を設計すると、150°Cでの損失を4割ほど少なく見込む。第5世代の約30%はこれとは別の温度、Tj=175°Cでのオン抵抗の比で、同じ電流なら175°Cでの導通損失が約30%減る。

第4世代ではスイッチング損失が温度でほぼ変わらず、30%は導通損失の側に効くと見込める

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電源やインバータの損失は、導通損失とスイッチング損失の合計だ。ROHMのアプリケーションノートによれば、第4世代のSCT4036KRのスイッチング損失は、寄生容量が温度でほとんど変わらないため、温度に対してほぼ平らだ。これは第4世代での測定で、第5世代でも同じなら、175°Cでのオン抵抗の改善は導通損失の側に効くと見込める。

合計損失がどれだけ減るかは、回路で導通損失とスイッチング損失のどちらが大きいかで変わる。ROHMは2025年10月の白書で、33 kWの三相LLC変換器を周囲温度100°Cで計算し、第5世代で合計損失が約33%減るという試算8を示した。白書はゲートの負電圧を-5 Vまで使えるようにしてターンオフを速めたことも並べて書いており、33%にはその効果も含まれると筆者は読む。電源ラックとITラックでの素子の配置は、ROHM第5世代SiCをAIサーバー電源のどこに置くかで扱う。

xEVのインバータでは、高温の導通損失が小型化と出力を左右する

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トラクションインバータは、バッテリーの直流を三相交流に変えて走行用モーターを回す回路だ。ROHMは、第5世代がトラクションインバータのような高温用途で、ユニットの小型化と出力の向上に役立つとしている1。高温で導通損失が減れば発熱が減り、冷却板やヒートシンク、パッケージに求める放熱の量も下がる。

ディスクリートとモジュールのサンプルは、2026年7月に始める計画だった

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ROHMは、第5世代のベアチップ事業の支援を2025年に始め、2026年3月に開発を終えた1。4月の発表では、ディスクリートとモジュールのサンプル提供を2026年7月に始める計画だった。ベアチップはパッケージに入れる前のチップ、ディスクリートはチップを1個ずつパッケージに収めた部品、モジュールは複数のチップを1つのケースにまとめた部品だ。ROHMは2026年5月の決算説明で、8インチの第5世代の量産出荷が始まったと報告している。

図3製品形態と提供時期
2025年 事業の支援開始 2026年3月 開発完了 2026年4月21日 発表 2026年7月 サンプル提供開始 ベアチップ ディスクリート モジュール
第5世代はベアチップ事業の支援が2025年に先に始まり、ディスクリートとモジュールのサンプル提供は2026年7月に始まる

30%の条件と、損失の見積もりに使う値

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項目ROHMの資料が示す値値の意味
第5世代のオン抵抗Tj=175°Cで第4世代より約30%低い（同じ耐圧・同じチップサイズ）高温時の導通損失の比率
第4世代のオン抵抗の温度変化3品番の150°Cの値が25°Cの約1.7倍（750V品）〜2倍（1200V品）温度で増える傾向の例
第4世代のスイッチング損失SCT4036KRで温度に対してほぼ一定第4世代での測定
第5世代の合計損失33 kWの三相LLC、周囲温度100°Cの試算で約33%減1つの回路条件でのROHMの試算

AIサーバー電源では、800V DC化でGaNを使う構成も出ており、ローム自身もSiCとGaNの両方を800V DC向けに提案している8。

関連ページ

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出典

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