BertechはSEMICON Taiwan 2026で先進パッケージングアプリケーションを展示。写真提供：PARAGON

経済日報記者 許木春 / 速報

PARAGON（3518）とその子会社であるCrystal Materialsは、国際半導体展示会であるSEMICON Taiwan 2026に共同出展します。Bertechは、長年にわたる真空PVD技術と材料加工の経験を活かし、高出力デバイスと先進パッケージングアプリケーションに注力し続けています。今回は、主力技術である「チタン/銅シード層」コーティング技術を展示し、炭化ケイ素（SiC）ウェハ、HDI基板、ABF基板、窒化アルミニウム（AlN）セラミック基板、スルーガラスビア（TGV）、炭化ケイ素スルーホールビア（TSiCV）、SiCマイクロチャネルなどのアプリケーションを重点的に紹介します。

チタン銅シード層：先進パッケージングの金属化における鍵

先進パッケージングおよび先進基板の金属化プロセスにおいて、シード層の均一性、連続性、および界面密着性は、後続の銅めっきの品質とパッケージングの信頼性に影響を与える重要な要素です。ベルトーネテクノロジーは、最適化されたPVDプロセス技術により、様々な基板上に優れた均一性と密着性を備えたチタン接着層と銅導電性シード層を形成することに成功しました。これにより、金属層と基板間の界面品質が向上し、金属化プロセスにおける高密度相互接続構造の厳しい要求を満たします。

従来の湿式金属化プロセスと比較して、PVDはドライプロセスや高純度膜といった利点を有しています。ベルトーネテクノロジーは、マイクロビアや高アスペクト比構造の課題に対応するため、プロセスパラメータとプラズマ技術の最適化を継続的に行い、シード層の被覆性、連続性、および密着性を向上させています。この利点は、ABF基板やAlNセラミック基板などのハイエンド材料にも適用され、超微細配線加工の技術的要求をさらに満たしています。

次世代パッケージングの基盤構築：TGVからTSiCVへ

パレックス・テクノロジーは、先進的な基板アプリケーションに加え、パネルレベルパッケージングや効率的な放熱といった次世代AIチップパッケージングのニーズに応えるべく、革新的なアプリケーションを積極的に展開しています。ガラス基板は、高い平面度、寸法安定性、優れた高周波電気特性といった特長から、先進パッケージング向けの次世代基板材料として非常に有望視されています。パレックス・テクノロジーは、ガラスと金属の密着性向上と深穴構造の金属化要件に対応するため、チタン銅シード層技術を開発しました。この技術は、微細多孔質構造における膜被覆率と均一性を継続的に最適化し、ガラス基板上での後続の銅めっきおよび再配線層（RDL）プロセスの基盤を構築します。

同時に、パレックス・テクノロジーは、高出力SiCデバイスアプリケーション向けに、TSiCVおよびウェハ裏面金属化（BGBM）プロセスも開発しています。表面前処理とチタン銅メタライゼーション技術により、SiC基板と金属層間の界面品質が向上し、低抵抗メタライゼーション、高信頼性、パッケージ統合といった高出力デバイスに求められる要件を満たします。

基板回路アプリケーション。写真提供：Pttech Technology

高熱流束の課題を克服：ウェハレベルSiCマイクロチャネル冷却技術

高性能コンピューティングやAIデータセンターがもたらす高熱流束の課題に対し、従来の空冷や外部液冷ソリューションでは、局所的なホットスポットへの放熱能力に限界がありました。Bertek Technologyは、SiCの高い熱伝導率と精密加工技術を組み合わせ、「ウェハレベルマイクロチャネル」による直接冷却ソリューションを提供します。熱源に近いSiC基板にマイクロチャネルを統合することで、SiC材料の高い熱伝導率と優れた熱安定性を活用し、ホットスポットの温度差を迅速に解消します。これにより、高圧マイクロチャネル放熱における究極のソリューションを実現します。

さらに、SiCの熱膨張係数はシリコンウェーハの熱膨張係数と類似しているため、界面の熱応力を低減し、パッケージ構造の反りや界面剥離のリスクを低減できます。これらの特性により、SiCマイクロチャネルは冷却液循環および長期運転下における構造信頼性要件を満たし、先進的なパッケージデバイスの長期信頼性を大幅に向上させることが期待されます。

SiCウェーハの再生および薄膜化用途。写真提供：Pttech Technology

PVDシード層技術とSiC材料の組み合わせによりサプライチェーンの基盤を拡大

Pttech Technologyは、3C製品におけるEMI/ESD真空スパッタリング技術を基盤として、近年、先進的なプロセス技術開発に積極的に投資してきました。同社は、炭化ケイ素材料の供給、炭化ケイ素精密加工技術、真空蒸着（PVD）技術を有し、「フロントエンドの研究開発・設計」から「バックエンドの量産」まで、​​包括的な垂直統合サービスを提供しています。同時に、子会社であるクリスタルマテリアルズを通じて、SiCウェハの開発・製造を進めており、最高レベルの化合物結晶専門家チームを編成し、高仕様・高歩留まりの垂直統合型ワンストップ生産システムを構築しています。

SEMICON Taiwan 2026で展示されるチタン銅シード層技術は、ドライコーティングプロセスにおけるPTTECHの技術拡張を示すだけでなく、高出力デバイス、先進パッケージング、第三世代半導体市場への参入に向けた同社の継続的な技術力と戦略的展開を実証するものです。

SEMICON Taiwan is one of the best business matching platforms for plenty of companies, aiming to not only advance technological frontiers, but also bring innovation in various kinds of technologies forward. For semiconductor players who are closely connected with the global supply chain, SEMICON Taiwan is also an excellent opportunity to showcase the latest solutions, whereas it is a must-visit for visitors to get to know what’s new from thousands of exhibitors in a short time.

參展櫃位I3323

ガラスインターポーザ（Glass Interposer）技術は、2Dから3Dへの先進パッケージングに、より安定した歩留まりと競争力のあるコストを提供する。半導体プロセスの進化に伴い、各層を接続する配線のアスペクト比は増加し続けており、ITRIの本技術は電極密度を高め、チップ積層を改善し、台湾の半導体産業のリードを支え、ITRI傑出研究賞金賞を受賞した。

5G時代の到来、AI・IoT・コネクテッドカーなどの台頭により、半導体は7nm、5nmから3nm、2nmへ微細化が進み、ムーアの法則の限界に迫り、新たな技術進化のルートが必要となっている。なかでも、2.5Dまたは3D設計で異なる電子部品を1チップに積層・統合する「異種統合（ヘテロジニアスインテグレーション）」が、半導体産業の突破口として登場した。

技術リード─世界最高のアスペクト比

従来の2Dパッケージは単一平面上にチップを並列実装するが、薄型・軽量・高性能・低消費電力が求められる中で2Dは需要を満たせなくなった。3Dパッケージは水平の枠組みを打破し、異種統合により異なる機能のチップを垂直に積層して、モジュール全体の演算能力を大幅に向上させる。

インターポーザ技術は異種統合の鍵の一つであり、ガラスインターポーザは低反り・高速信号伝送・優れた電力効率を備え、薄型化のニーズにも合致するため、近年勢いを増している。インターポーザには上下信号伝送のための金属配線が必要で、そのためにガラスへ貫通加工が施される。プロセスの進化により、配線ホールの「アスペクト比（AR）」は増加し続けている。

「アスペクト比」は深さと直径の比を指す。ITRI機械・機電システム研究所先進機械技術部副組長の黄萌祺氏は、3D積層数が増えるほど穴は深くなり、チップ寸法縮小に伴い線幅・線間が短くなり、穴径も小さくなる、と説明。小径・高ARが必然のトレンドである一方、AR上昇はプロセス難度の上昇を意味し、業界にとって克服すべき技術課題である。

「ビルの建設のように、各階を構造的に積み上げ、ガラス基板は各階の床板にあたる。床板に穴を開けて上下の電気・水道などを通し、各階の機能を確保するイメージ」と黄氏は例えた。

ITRIは5年をかけて世界に先駆け本技術を開発。ガラス貫通電極（TGV）で上下の金属配線を接続し、電力と信号を伝送してチップ性能を最適化する。「ITRIの技術は、ビルがどれだけ高くなっても電気・通信品質を保証するもの」と黄氏は語る。

ウェット金属めっき堆積技術─最高ARを実現

高ARの研究は世界各国にあるが、ARはせいぜい10程度で、ITRIのソリューションには及ばない。ITRIが世界をリードする鍵は3つのハイライト技術にある。第一に、新規ビアフィルめっきプロセスの開発：ガラス貫通基板をインターポーザとし、銅を電解めっきしてビアを充填し、上下回路を接続する。金属とガラスの密着性を高めるため、充填前にガラス表面に100〜200nmの複合酸化物導電性薄膜を形成し、接合のブリッジとする。

業界はドライ＋ウェットの組み合わせで導電性薄膜を作るのが一般的で、PVDで金属をイオン化して穴に飛び込ませるが、積層が増え穴位置が高くなると正確に穴へ入れる難度が上がり歩留まりが低下する。ITRIは低コストで高ARに適する「複合酸化物導電性薄膜」を開発し、無機酸化物と無電解銅薬液に浸漬して深穴を通過させ、表面に酸化膜を形成、低温共焼結技術で金属酸化物薄膜とガラス基材に金属間化合物を生成させ、ガラスと金属の密着性不足を克服した。

「従来プロセスではAR15が限界」と黄氏。完全ウェット式ではAR15〜30、シード層堆積率は7割超でカバレッジ良好。PVD装置は高価であり、「ドライ＋ウェット併用から完全ウェット装置に切替えるとコストを約5割削減でき、メーカーの負担を大幅に軽減できる」と語る。

単剤・二機能めっき添加剤─完全シームレス充填

第二は、二機能を兼ね備える単剤型ビアフィルめっき添加剤の開発。通常、銅でビアを充填する際、表面の堆積が最も速く中央が最も遅いため空洞が生じやすく、実使用で大電流に当たるとチップが急速に劣化する。そのため特殊な添加剤を使用して入口の堆積速度を抑え、中央を先に埋めた後で入口を埋め、空洞を低減する。

これを解くため業界は通常3種類の添加剤を併用するが、各添加剤の消費速度が異なり補充が必要で、互いに干渉して何をどれだけ補うべきかの精密制御が難しい。チームは新規添加剤を直接開発する道を選び、「文献調査から、どの薬剤が必要機能を満たし得るかを判断し、一つずつスクリーニングしていった」と黄氏。

模索の末、チームは候補薬剤を絞り処方実験へ。主要開発者である機械所研究員の張佑祥氏は半年間ほぼ毎日実験室で各ステップを記録、未だ電解めっきに使われたことのない薬剤を精選した結果、抑制と平坦化の両機能を兼備し、単独で優れた効果を発揮した。「単剤ビアフィルめっきでカバレッジ問題を解決し、複数添加剤による測定干渉を低減してプロセス安定性と歩留まりを向上、現業界配方に比べて50%のコスト削減が可能」と黄氏は興奮気味に語る。

チップ異種統合の概念図：ファンアウト型パネルレベルパッケージング（FOPLP）の例。

3D微細空洞検出─欠陥に逃げ場なし

第三のハイライトは、高ARの銅ビアフィル状態を検査するための先進的な3D球面フィッティング（Sphere-Fitting）アルゴリズム。黄氏は本技術が開発プロセスで最も挑戦的かつ難しい部分だったと明かす。構造や薬剤配方は自社で調整可能だが、端から中央まで均一に充填されているか、どこに空洞があるか、肉眼や通常の顕微鏡では観察できない。「検査を省けば、目隠しで開発するようなもので改良の手がかりが得られない」。

当初チームは外部検査機関に依頼し、基板1枚で半日、3D X線画像も人手で逐次確認していたため、複数配方の同時開発では往復に1〜2週間を要した。幸い院内の材料分野専門家の協力を得て、改良版の3D球面フィッティングアルゴリズムを開発。高解像度・高コントラストのナノCTで内部の微細空洞分布と直径を演算し、欠陥を高速かつ正確に検出する。「最大のブレークスルーは、数百本のTGV銅充填を同時検査でき、最短1〜2日で結果が得られること。検査・補正時間を大幅に短縮できる」と黄氏。

ITRI材料化工研究所の林子閎博士は、類似の空隙検出技術は医療材料や原油探査で用いられ、歯科の象牙細管検査や石油探鉱に活用されてきたと指摘。自動空隙検出アルゴリズムとナノCT 3D検査を組み合わせて電子産業に適用したのは初の試みであり、材料分野にとっても新しい挑戦である。「課題は銅がX線を散乱しやすく、ソフトでノイズと散乱を除去して3D軸を構築する必要があること。座標が定まれば電子顕微鏡で精密に検証し、より高解像度の解析と適切な方向への調整が可能になる」。

精密な検査・検証を通じて、チームは成果を実感している。「初期は内部に大きな空洞があり、バットの中央に裂け目があるようだったが、技術改良に伴い後期には2〜4µmのピーナッツ大の穴に縮小。今ではわずかな空洞さえ見つけられない」と黄氏は満足げに語る。

半導体産業への先行布石─千億元規模の産業価値創出

本技術はファンアウト型パネルレベルパッケージング（FOPLP）、高密度プリント基板（HDI PCB）、ICサブストレートに適用可能で、先進プロセスのニーズに応える。黄氏によれば、本技術はパッケージング工程の一部に過ぎないが、ウェット装置や単剤添加剤などの重要開発は工程時間を短縮し、装置・薬剤コストを少なくとも3割削減し、千億元規模の産業価値を生み出すと見込まれる。

本開発計画のもう一つの意義は、産業横断的な協力の促進である。ガラス基板と穴あけを提供する世界的なガラス大手はディスプレイ供給を主力としてきたが、本計画で半導体領域に進出し、新たな製品開発の方向性を獲得。またITRIと組んで薬剤・装置を設計した台湾の装置メーカー2社も、半導体先進パッケージング装置領域に初めて参入し、次世代国産装置の能力を構築した。

黄氏によれば、現在業界の高AR量産要件はAR約7〜8、2〜3年後に10〜15へ高まる見込みで、ITRIは半導体産業への先行布石を打っていると言える。主要OSATでの試験が進められており、技術改良も継続中であり、早期量産化によりイノベーションを地に下ろし、台湾の半導体産業の優位とプロセスリードを維持することが期待される。

高AR電解めっきビアフィルのSEM断面：穴口径10µm、穴深さ約120µm、表面銅層厚3.5〜5.3µm、AR比約12─業界水準を超える。

出典：
工業技術研究院『工業技術と資訊』月刊。

水平接続：再配線層

AIの高性能演算需要の拡大により、チップ間データ伝送が急増し、ダイ間の水平信号接続の重要性が一段と高まっています。先進パッケージングの鍵となる構造が水平接続であり、RDLが高密度信号経路と異種統合の中核を担います。RDLは金属導体・絶縁誘電体・保護コーティングで構成されます。配線するサブストレートの違いにより、RDLインターポーザ（RDL Interposer）とシリコンインターポーザ（Silicon Interposer）が形成され、両者の比較を表1に示します。

表1　RDLインターポーザとシリコンインターポーザの比較

1. RDLインターポーザ

RDLインターポーザは従来のシリコン基板を多層RDLのスタックで置き換える設計で、シリコンではなく有機誘電体層により配線構造を支えます。これによりシリコンインターポーザに迫る高密度相互接続を実現し、マルチチップ統合に対応しつつコストを抑えられます。誘電体層はリソグラフィ性とプロセス効率を重視し、塗布後に直接露光・現像できる感光性ポリイミド（PSPI）を採用することで、追加のレジスト・エッチング工程を省略し、工程短縮と微細化に寄与します。

2. シリコンインターポーザ

シリコンインターポーザはシリコンウエハ上にTSVとRDLを形成し、局所領域でチップ間高速相互接続を実現します。シリコンインターポーザのRDLは有機RDLと異なり、無機誘電体（最も一般的にはSiO2）を用い、低リーク・高信頼性・良好な熱安定性を備えます。

垂直接続

2. シリコン貫通電極（TSV）

TSVは主に3DパッケージのTSVと2.5DインターポーザのTSVに分かれ、いずれもシリコン貫通電極ですが、設計目的・寸法・密度・用途が大きく異なります。3D TSVは複数チップの垂直積層（メモリスタックやロジック＋メモリの直接積層など）に用いられ、サイズは小さく密度が高く、層間の垂直信号と電源供給を担い、短距離・高速・低遅延を重視します。一方シリコンインターポーザ上のTSVはチップからインターポーザ内部まで垂直に信号を通し、その後RDLが水平方向に経路を分配して別のチップや外部接続点へつなぎます。インターポーザTSVはサイズが比較的大きく密度は低く、この構造は2.5Dパッケージに分類されます。表2に2.5Dと3DそれぞれにおけるTSVの比較を示します。

表2　2.5Dと3DにおけるTSVの比較

★本稿は『工業材料雑誌』第466号からの抜粋です。詳細は添付ファイルをご参照ください。

電圧要件で見るワイドバンドギャップ材料の適用範囲

Siベースのパワーデバイス・モジュールは大電力需要に対し限界が表れており、ワイドバンドギャップは化合物半導体の特徴であるため、研究者は化合物半導体から適切な材料・技術を見出そうとしている。現在、窒化ガリウムトランジスタ（GaNトランジスタ）は600V以下の関連用途のパワーデバイスに適し、600〜1,200Vの用途ではSiCトランジスタやモジュールが担い始めている。この範囲は今日のGaNトランジスタ市場でもある。回路設計を工夫すればGaNモジュールは900Vまで対応可能であり、600〜900V市場では各社の設計力競争で製品が市場で併存し得るが、1,200V付近、さらに1,700V以上ではSiCトランジスタが主戦場となる。

GaN-on-SiCは高周波HEMT（High Electron Mobility Transistor）に適し、SiC-on-SiCはSBDやFETといったパワー半導体に用いられる。SiC-on-SiCはSBDやFETが電源用途に展開し始め急速に成長している。2025年以降にHEV市場での全面採用が進めば、さらなる成長が見込まれる。SiCのパワーデバイス用途は600〜900V市場が主流で、800VバッテリーEV、太陽光発電システム、EV急速充電器の普及により1,200V SiC結晶も急成長が期待される。

SiC基板のパワーデバイスは主に6インチウエハで、2017年から主流となった。SiCと競合するSiパワーデバイス（MOSFETやIGBT）は主に8インチウエハを用いる。SiC-SBDがSiCパワーデバイス市場の成長を牽引し、サーバ電源など通信機器、EV充電ステーション、車載充電器など自動車分野を中心に市場が拡大している。

パワーデバイス・モジュール実装でよく使われる材料

半導体パッケージングの世界では、1チップを封止するものを「デバイス」、2チップ以上を回路設計を含めて封止するものを「モジュール実装」と呼ぶ。デバイス実装ではチップをダイアタッチ接着剤でリードフレーム中央の基板に固定し、ワイヤボンディングでリードフレームのピンに接続、最後にモールド材で封止する（図4(a)）。回路が単純なため、放熱はリードフレームのピンを利用するだけで対応できる。

図4　(a) パワーデバイス；(b) モジュール実装構造

一方モジュール実装、特に高電力モジュールでは放熱対策が重要となる。電源モジュールの一般的な故障は熱サイクルに起因し、CTE（熱膨張係数）の不一致で基板と接合材料層が剥離したり、モジュール内のゲルや樹脂が高温に耐えられず故障に至る。図4(b)のように、チップ間の電気接続のための金属ワイヤに加え、ダイアタッチ材でDBC（Direct Bonded Copper）基板に固定し、さらに基板を接着材でベースプレートに固定、最外層にサーマルグリースを熱界面材料として用い、ヒートシンクへ密着させて熱管理を備えたパッケージモジュールが構成される。

炭化ケイ素（SiC）の産業構造

SiCはワイドバンドギャップ、高電力密度、高絶縁破壊電圧、良好な熱伝導率を持つため、現在のパワーデバイスおよび高周波基板の第一選択である。SiC単結晶デバイスおよびパワーモジュールに至る産業構造を図7に示す。SiCはパワーモジュールの主チップとして、また高周波通信用エピタキシャル基板としても用いられるため、産業構造はパワー半導体とRF半導体の2系統に分けて表現する必要がある。

図7　炭化ケイ素ウエハの世界産業構造図

高電力・高周波向けSiCウエハの世界生産では、Cree、II-VIが著名で、SiCrystalは高電力で知られる。台湾国内ではGlobalWafers（環球晶）、WIN Semiconductors（穏晟）、Tankeblue（太極／盛新）、Hermes（漢民）などがある。Cree（現Wolfspeed）のウエハ販売は外販と自社使用に分かれ、外販ではCreeが約70%のシェアを持つ。STマイクロエレクトロニクスは長期SiCウエハ供給計画（2.2億ドル）を持ち、ON SemiconductorおよびInfineonと8,500万ドルの6インチウエハ供給契約を締結している。

IEKView

化合物半導体SiCは高周波（5G/B5G/6G）・衛星通信、IoT（スマートシティ）、高電力─EV/xEVモータ・グリーンエネルギーなど新興産業の重要材料であるが、SiCの発展には依然多くの課題があり、下流の応用などが含まれる—以上は一部抜粋であり、詳細は添付ファイルを参照されたい。

★本稿は『工業材料雑誌』第435号からの抜粋です。詳細は添付ファイルをご参照ください。

炭化ケイ素（SiC）は、ワイドバンドギャップ（WBG）材料として高効率パワーエレクトロニクスを支え、世界のグリーンエネルギー転換を促す材料として知られている。しかしその可能性はパワーデバイス領域をはるかに超える。AI演算と3Dチップアーキテクチャにより熱管理需要が急増するなか、SiCは優れた熱・機械特性を活かして先進パッケージングに新たなイノベーションの波をもたらしている。

なぜ12インチSiCか？

AIアクセラレータと2.5D/3Dチップ積層密度の上昇に伴い、放熱はシステム性能向上の最大の制約となっている。世界トップのファウンドリーであるTSMCは、12インチ単結晶SiC基板の開発を積極的に進めている。本基板の熱伝導率は約500W·m⁻¹·K⁻¹に達し、アルミナ（Al2O3）やサファイアなど従来のセラミック材料を大きく上回る。

【無料電子書籍】新世代の車載グレード光絶縁センサー技術

本プロジェクトはTSMCがパートナーおよび装置サプライヤーと共同で進めており、AR（拡張現実）スマートレンズからハイパースケールデータセンタープロセッサまで、多様な用途で既存のセラミック基板をSiCで置き換えることを目指す。たとえばウェアラブルARレンズでは、高密度の電子部品が極めて小さな空間で動作するため、熱制御がユーザー安全とデバイスの信頼性に直結する。

TSMCが窒化ガリウム（GaN）市場から撤退し、SiCの新用途に集中する決定は、市場の競争圧力を反映するとともに、材料戦略の再バランスを示すものでもある。SiCの優れた熱機械特性を活用し、TSMCは拡張可能な次世代パッケージングプラットフォームの構築を進めている。

12インチSiC熱基板の欠陥密度に関する課題

熱管理用途の12インチSiC基板は、パワーデバイス（MOSFET、ダイオード等）で求められる極めて低い欠陥密度までは必要としないが、結晶の完全性は依然として品質の鍵となる。

マイクロパイプ（micropipes）、ボイド（voids）、転位（dislocations）などの構造欠陥は、熱流経路を破壊し、機械強度を弱め、研削およびCMPでの表面平坦性に影響する。ウエハ径が大きくなるほど、反りや変形が顕著となり、ダイ実装品質と先進パッケージング歩留まりに直接影響する。

SiC中の熱伝導は量子化された格子振動（フォノン）に主に依存するため、フォノン伝搬を散乱・阻害する結晶欠陥（マイクロパイプ、ボイド、転位など）は熱伝導率を低下させ局所的なホットスポットを生む。したがって開発の重点は「電気的活性欠陥の排除」から「全体密度の均一化、極低多孔率、表面の高平坦性」へとシフトする。これらはSiC熱基板の高歩留まり・安定量産に不可欠な条件である。

SiCの熱優位性を活かす

SiCは高熱伝導率、強い機械強度、優れた熱応力耐性、化学安定性を併せ持ち、2.5D/3Dチップ設計における高熱流束への対応に理想的な材料である。

2.5D統合では、チップをシリコンまたは有機インターポーザ上に並列実装し、短距離・高速・高効率の信号接続を実現する。3D統合では、チップを垂直積層し、TSVやハイブリッドボンディングにより極めて高い相互接続密度を実現する。

受動冷却に加えてSiCはハイブリッド冷却にも対応でき、従来の基板にダイヤモンドや液体金属など高熱伝導材料を組み合わせて、全体の熱管理効率を大幅に向上できる。

材料戦略の転換：GaNからSiCへ再注力

TSMCは2027年までにGaN市場から完全に撤退し、SiC技術の発展へリソースを再集中する計画である。12インチウエハ量産化はコストメリットをもたらし、プロセス均一性（単位面積当たりのプロセス誘起欠陥の減少）を改善できる見込みだ。しかし、結晶欠陥密度、スライシング、平坦化、ウエハ平坦度は依然としてSiC製造技術が突破すべき中核課題である。

長らくSiCはパワーデバイスとほぼ同義であったが、いまや熱管理が鍵となる新領域へ広がっている。TSMCは次を積極評価している：
・導電型N型SiCを高熱伝導基板材料として；

・半絶縁型SiCをチップレットベースアーキテクチャにおけるインターポーザ候補として。

これらの方向性は、AIアクセラレータおよびデータセンタチップの熱設計を再構築し、将来の演算プラットフォームの新たな基盤を築く可能性がある。

熱管理の競争力：SiCで放熱パッケージの限界を突破

先進半導体設計において、効果的な放熱は差別化の鍵となる競争力である。高純度ダイヤモンドの熱伝導率は約1,000〜2,200W·m⁻¹·K⁻¹、単層グラフェンは3,000〜5,000W·m⁻¹·K⁻¹に達するが、いずれも高コストで工程が複雑、量産化が困難である。

液体金属、導電性接着剤、マイクロフルイディック冷却など他の代替案も有望だが、コスト・製造性・統合性のトレードオフが依然として課題である。

これに対しSiCは現実的でバランスの取れた解：優れた熱性能、頑健な機械強度を備え、拡張可能な大量生産にも対応でき、性能とコストを両立する理想的な材料選択となる。

TSMCの技術優位性とグローバル布陣

TSMCは12インチウエハ製造における豊富な経験と、強固な生産基盤・厳格なプロセス制御・パッケージング技術を有しており、SiCを単なる材料アップグレードでなく全体プラットフォーム戦略に組み込むことができる。これにより、製造体系を再構築することなくAI・HPCチップの商用展開を加速し、世界の半導体サプライチェーンにおけるリードを強固にしている。

TSMCのSiCロードマップは、Intelの裏面電源供給（Backside Power Delivery, BPD）や熱電協調設計（Thermal-Power Co-Design）といったロードマップと並行して進化している。これは産業転換を示すものでもある—熱管理はもはや補助技術ではなく、半導体イノベーションの中核となっている。

TSMCは放熱性能の改善にとどまらず、AI／HPC向けに差別化されたパッケージングプラットフォームを構築し、SiCを将来のチップパッケージングエコシステムの礎としている。

出典：TSMC’s SiC Substrate Strategy: Scaling Thermal Performance for AI and 3D Packaging（by Filippo Di Giovanni著、Susan Hong翻訳)

本記事は『EE Times Asia』2025年11〜12月号にも掲載。

会社名：Paragon（3518）

件　名：子会社JingCheng Materials株式会社の工場改修工事について

スポークスパーソン：劉明怡

説　明：

1. 対象物の名称および性質（例：台中市北区××段××小段土地）：

工場工事および設備

2. 事実発生日：2024/12/26～2024/12/26

3. 取引単位数量（例：××平方メートル＝××坪）、単価および取引総額：

取引単位数量：新工場の工場工事および内装

取引総額：新台湾ドル4億4,452万元以内を予定

4. 取引相手およびその当社との関係（自然人かつ関係者でない場合は氏名開示を省略可）：確定後、改めて公告

5. 取引相手が関係者の場合、関係者を選定した理由、前回移転所有者、前回移転所有者と当社および取引相手との関係、前回移転日付および金額：

該当なし

6. 取引対象物の過去5年以内の所有者が当社の関係者であった場合、関係者の取得・処分日付、価格および当時の当社との関係：

該当なし

7. 予定処分利益（または損失）（資産取得の場合は該当なし。繰延の場合は認識状況を列挙）：

該当なし

8. 引渡または支払条件（支払期間および金額を含む）、契約上の制限条項およびその他重要な合意事項：

契約条件に従い支払い

9. 本取引の決定方法（入札、比較見積、交渉等）、価格決定の参考根拠および決定部署：

見積・比較・交渉を経て権限ある主管者により承認。

決策單位:

(1)決定方式：比議價

(2)價格決定之參考依據：依廠商估價單進行詢比議價

10.專業估價者事務所或公司名稱及其估價金額:

不適用

11.專業估價師姓名:

不適用

12.專業估價師開業證書字號:

不適用

13.估價報告是否為限定價格、特定價格或特殊價格:否或不適用

14.是否尚未取得估價報告:否或不適用

15.尚未取得估價報告之原因:

不適用

16.估價結果有重大差異時，其差異原因及會計師意見:

不適用

17.會計師事務所名稱:

不適用

18.會計師姓名:

不適用

19.會計師開業證書字號:

不適用

20.經紀人及經紀費用:

不適用

21.取得或處分之具體目的或用途:

供生產及營運用

22.本次交易表示異議之董事之意見:

無

23.本次交易為關係人交易:否

24.董事會通過日期:

民國113年12月26日

25.監察人承認或審計委員會同意日期:

民國113年12月26日

26.本次交易係向關係人取得不動產或其使用權資產:否

27.依「公開發行公司取得或處分資產處理準則」第十六條規定

評估之價格:不適用

28.依前項評估之價格較交易價格為低者，依同準則第十七條規

定評估之價格:不適用

29.其他敘明事項:

無

自動車の電動化は依然として多くの技術的課題を抱える分野であり、自動車メーカーはそれらの克服に注力している。持続可能な未来に向け、技術者はEVの航続距離を最大化しつつ設計の複雑さと外部部品コストを抑えたいと考えている。複雑さとコストを削減してEVの自律性を最大化することは、現代自動車ビジョンの主要目標である。EVエコシステムはSiCパワーエレクトロニクスから大きな影響を受け、多様な性能上の利点をもたらしている。

自動車産業は技術転換期にある。実際、内燃機関（ICE）車からEVへの進化は急速に拡大している。同時に、トラクションインバータシステムや電力変換における半導体イノベーションも普及を促す重要な要素となっている。世界的なCO2削減規制を背景に、EVは2030年までに広く普及すると見込まれる。そのためトラクションインバータなど高電圧用途の設計者は、限られた空間でシステム効率と信頼性を最適化するさまざまな課題に直面している。

現在、自動車メーカーはSiCおよびIGBTベースの信頼性の高いトラクションインバータを製造でき、機能安全実現のための高度なSiC監視・保護・診断機能を備える。最新世代の高集積SiCゲートドライバはEVの自律性を最大化する。EVの航続距離向上にはより高効率なトラクションインバータの設計も必要であり、SiCゲートドライバの特性により、設計者は電力密度を高め、設計の複雑さと外部部品数を削減し、コストを下げ、機能安全と総合性能の戦略目標を達成し、自律性を最大化しつつ、より効率的なトラクションインバータを設計できる。

安全無憂更新數百萬設備

パワーデバイスの技術仕様と参照市場

SiCゲートドライバは少ない消費電力でより多くの機能を実現し、多市場、とりわけ今日の自動車市場のニーズに最適で、さまざまな用途で優位性を発揮する。

効率的な電力変換はシステム内のパワー半導体に依存する。デバイス技術の進化により、大電力用途はますます高効率・小型化している。代表例がIGBTおよびSiC MOSFETで、高耐圧・大電流定格と低い導通損失・スイッチング損失を兼ね備え、大電力用途に適する。400Vを超える用途では、安全動作のマージン確保のためデバイスを650V超の定格にする必要がある。産業用モータドライブ、EV/HEV、トラクションインバータ、再生可能エネルギーの太陽光インバータなどは、数kWからMWクラスまで幅広い電力レンジで運用される。

SiC MOSFETとIGBTの電力レンジは非常に似ているが、周波数の増加に伴い差が広がる。SiC MOSFETは力率改善電源、太陽光インバータ、EV/HEVトラクションインバータ、モータドライブ、鉄道などで普及が進む。一方IGBTはモータドライブ、UPS、3kW以下のストリング型および集中型太陽光インバータ、EV/HEVトラクションインバータでより一般的だ。

圖1：根據功率水準和頻率劃分的功率半導體元件應用示意圖。
(來源：德州儀器)

Si MOSFETやIGBTと比較し、SiC MOSFETは複数のシステムレベルの優位性を備える。ワイドバンドギャップ（WBG）材料は非常に興味深い特性を持ち、Siベースのシステムと比べてSiCの材料特性はシステムレベルの利点に直接結びつく―小型化・低コスト・軽量化など。これによりSiC MOSFETはSiパワーデバイスを徐々に置き換えつつある。

圖2：功率元件材料的技術特性。
(來源：德州儀器)

矽MOSFET、矽IGBT和SiC MOSFET都可用於電源應用，但在功率水準、驅動方法和工作模式上有所不同。功率IGBT和MOSFET在閘極採用電壓驅動，因為IGBT在內部是一個驅動雙極結型電晶體的MOSFET。由於IGBT具有雙極特性，因此它們能以較低的飽和電壓承載較大的電流，從而實現較低的傳導損耗。

MOSFET的傳導損耗也很低，但取決於元件的漏源導通電阻(RDS(on))。矽MOSFET承載的電流比IGBT小，因此IGBT用於大功率應用。MOSFET用於高頻應用，在這些應用中，高效率是最重要的。

SiC MOSFET在元件類型上與矽MOSFET相似。不過，SiC是一種WBG材料，其特性使這些元件能夠在與IGBT相同的大功率水準下工作，同時還能實現高頻率開關。這些特性轉化為重要的優勢，包括更高的功率密度、更高的效率和更低的散熱。隨著功率水準的增加，例如在驅動電動車馬達的牽引逆變器中，由於高極限工作溫度和容許結溫，IGBT等矽功率元件的散熱管理變得更加複雜。這就需要將冷卻元件整合到驅動系統中，尤其是在功率可能超過100kW的牽引逆變器中。然而，這些冷卻元件會增加車輛的尺寸、重量和成本。相比之下，SiC的容許結溫要高得多。此外，在給定電池容量的情況下，SiC斷路器在牽引逆變器系統中的效率比IGBT提高了10%。

SiC在車用電力電子系統中的重要性

SiCはWBG半導体であり、近年、持続可能な輸送エコシステムに世界的影響を及ぼし得る成功技術となっている。SiCを電源スイッチに用いることでEVパワートレインの電力密度とスイッチング効率を向上できる。SiCベースのパワーエレクトロニクスの主な利点は次の通り：

・電力密度の向上によるEVパワートレイン性能の改善

・従来のSiデバイスより高温で動作可能

・電流容量の増大

・高いスイッチング周波数

・高耐圧

・Siの2〜3倍の熱伝導率

・航続距離の延長

・急速充電

・コスト低減

SiCパワーデバイスはSiパワーデバイスの最大5倍の電流密度を実現し、チップあたりの電力密度が高まり、デバイス小型化とパッケージのコンパクト化が可能となる。バッテリー容量（エネルギー密度）向上によるコスト低減と並行して、EVパワートレインはサイズ・重量・コストの低減により電力密度を高めており、その手段としてSiCパワースイッチ、特に車載充電器（OBC）とトラクションインバータでの活用が最大化されている。

さらにSiCベースのパワーデバイスはスイッチング周波数を10倍に高めることができ、トラクションインバータでは少なくとも20kHz、OBCでは数百kHzに達する。高周波化により、コンデンサやインダクタなどの受動素子の寸法を大幅に縮小でき、システム全体の小型化が可能となる。SiCは高耐圧・高電力・高スイッチング効率を実現し、大電力トラクションインバータの設計を簡素化するとともに損失を大幅に低減する。

電動車系統工程師面臨的挑戰是，如何透過涉及電源轉換和WBG半導體的創新，最大限度地發揮高壓技術的潛力。電動車對更高可靠性和更高功率性能的需求不斷成長，因為效率的提高直接影響到每次充電續航里程的增加。然而，考慮到大多數牽引逆變器的效率已達到90%或更高，電動車設計人員要想大幅提高效率仍然非常困難。在電動車動力系統中使用SiC功率開關可實現更高的功率密度和開關效率。

此外，基於SiC的電力電子元件還能使電動車實現更長的行駛里程、更快的充電速度和更低的擁有總成本。還可利用SiC元件低功率損耗降低電池成本和尺寸。此外，更高的電壓可減少馬達繞組中對大量銅的需求，從而實現更小的馬達設計。這些元件尺寸和重量的減少有助於降低電動車的成本，從而大大有利於電動車的成本趨於平價，甚至優於傳統的內燃機汽車。在給定功率水準和電池容量的情況下，SiC功率元件的尺寸可以更小，從而形成具有整合推進系統的電動車子系統集群。在設計層面，透過消除或減少用於冷卻的機械塊，以及被動元件和外殼的材料用量，可以最大限度地降低系統成本。

總體而言，SiC電力電子技術正在產生巨大的全球影響。未來幾年SiC最大的細分市場肯定是電動車，這說明SiC技術市場的成長速度將超過電動車市場。

(參考原文：Why SiC Is at the Heart of E-Mobility，by Giordana Francesca Brescia)

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2024年6月號

ParagonはJingCheng Materialsを専門的なSiC技術・材料サプライヤーと位置付ける。新興企業ながら、チームは化合物半導体業界で長年の経験を持ち、各種半導体および単結晶成長技術に精通し、ウエハ加工プロセス技術も備える。

SiC材料は高電圧・高周波特性を持ち、高温環境で安定動作し、消費電力が少なく放熱性に優れ、小型化も可能。誘電率・熱伝導率・最高動作温度などの主要パラメータに優れ、EV・5G通信・太陽光発電など極端な動作環境を要求される産業向けパワー半導体デバイスの製造に適している。

SiC産業は国防・航空宇宙と密接に関連し、技術は先進国政府による輸出管理で長らく寡占状態にあり、関連技術の取得は困難である。台湾は半導体大国であるが、SiC結晶開発は黎明期にある。一方、世界のSiCデバイス市場は年率60〜70%で拡大し将来性は明るく、Paragonの参入を促した。

Paragonは、JingCheng株式取得により将来の多角化・転換に向けた布石を打ち、台湾のワイドギャップパワー半導体分野における国際競争力を高め、大国間競争のなかで重要材料の安定供給源となることを目指すとしている。

なお、Paragonは前四半期に中国のロックダウンとノートPC業界の在庫調整の影響で赤字に転落し、上半期EPSは0.01元に縮小。ノートPC市況の不透明感に対応するためコスト管理を徹底し、先般、子会社浙江駿昇光電が湖州市安吉県遞鋪鎮陽光工業園区に保有する工場の処分を公告し、営業外収益の獲得と運営コスト低減を図っている。