ロゴ九州工業大学次世代パワーエレクトロニクス研究センター

概要

センター長挨拶

大村一郎
次世代パワーエレクトロニクス
研究センター
センター長 大村一郎

21 世紀は電気の時代であり、最終エネルギーを電気エネルギーで消費する比率は2050年には現在の20%程度から大幅に増加し50%に到達するといわれています。さらにCO2削減は国際競争力の必要条件となり電気エネルギーを高い効率で利用し融通する新しい技術が重要となってきています。

電気エネルギーは人々の生活を支える基盤としての重要度もますます高くなり時空を超えた取引が行われるようになっています。発電や消費の多様化も進み、電気エネルギーを高い効率で安定的に融通する新しい技術への期待が高まります。この期待にこたえる形でAI やIoT などのデジタル技術と融合した新しいパワーエレクトロニクス技術の必要性が強調されています。またパワー半導体の研究やパッケージ、受動部品の信頼性研究、評価・応用技術の研究など、幅広い分野での連携が必要になってきています。

本センターは、エネルギーの有効利用に関わるエレクトロニクス(グリーンエレクトロニクス)の先進的な拠点として2012 年に設立されました。現在起こっている電気エネルギーに係る社会の変化を見据えて、パワーエレクトロニクスの新しいパラダイムにチャレンジしていきたいと思います。

令和3年3月

センターのミッション

技術開発

  1. 究極の省エネを目指した極限パワー半導体デバイスの開発
  2. 高い性能と量産性を兼ね備えた新しいタイプのシリコンパワーデバイスの研究を行っている。量産性の高いシリコンテクノロジーをベースとしながら、極限性能を実現する新しい概念を取り入れる事で、低損失、高スイッチング速度を実現し、さらに高電流密度化によりチップ面積を大幅に縮小する事を目指す。

  3. 超小型化を実現する集積化パワーエレクトロニクスの開発
  4. 3次元に積層・集積した次世代の超小型パワーシステムの実現をめざし、LSIやMEMSプロセスを駆使した超高密度3次元実装技術、高周波・高温動作パワーデバイスの開発とその高信頼化技術、排熱技術、回路・制御技術の研究を進めている。特に、高周波スイッチングの実現や高密度実装による発熱密度化に対する対策が重要課題であり、これらの課題解決に向けた研究を進めている。

  5. パワー半導体の故障原因に迫るリアルタイム・モニタリング技術の開発
  6. 次世代のパワーデバイスでは電流密度や内部電界が高くなり、構造等の複雑化が進むため、今までの評価方法では十分な信頼性の確保が非常に困難になってきている。リアルタイム・モニタリングは、故障のトリガとなる現象を時間及び空間的にミクロなレベルで観測する装置群である。パッケージの構造変化、電流や電磁界、温度等の分布の時間変化を高い空間分解能で取得することにより、故障に至るメカニズムを解明していく。

  7. パワーエレクトロニクス制御とデジタルネットワークとの融合
  8. 情報通信技術の発達とともにパワーデバイスのデジタル化、ネットワーク化が進み、更なるインテリジェント化、スマート化が進むと思われる。パワー半導体のゲートドライブ回路を、デジタル化、ネットワーク化の視点から先行研究する。デジタル回路を用いて監視・制御することでパワーデバイスの自体の性能向上や高速な保護を実現していく。

拠点化、人材育成、連携ロードマップ

  • パワー半導体材料、パワー半導体からパワーエレクトロニクス応用の総合的研究を推進できる世界的な研究拠点の形成
  • オープンラボ構想に基づく企業との成果共有型連携プロジェクトの推進
  • 企業の人材教育、リカレント教育、博士クラスの教育と企業へのキャリア・フロー確立
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