シリコンの限界を超える「次世代パワー半導体」とは？
交流・直流を変換するパワー半導体の役割
AIサーバーの拡大で、電力効率を高める次世代パワー半導体への関心が高まっている。
パワー半導体とは、モータや照明などの制御や電力の変換を行う半導体のこと。交流を直流に変換したり、電圧を変換したりして、モータを駆動させるなど、電源（電力）の制御や供給を行う半導体である。高い電圧や大きな電流に対しても壊れない構造を有するため、パワー半導体と呼ばれる。
注目を集める高耐久材料「GaN」と「SiC」
現在主流のパワー半導体のウエハ基板はシリコン（Si）でできているが、より高性能なものが求められている。シリコンに代わる高性能材料として注目されているのが、SiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）だ。
シリコンが単体の物質であるのに対し、SiCは炭素とケイ素の化合物、GaNはガリウムと窒素の化合物であるため、化合物半導体ともいわれる。シリコンに比べて高耐圧、高耐熱、小型化、高速化が可能になるため、次世代パワー半導体と呼ばれる。
省エネ性能で優位に立つ「GaN」
特に省エネ性能で優位なGaNパワー半導体の活用が広がるとみられている。GaNパワー半導体はより大容量・高耐電圧が求められるAI（人工知能）データセンター用給電システムのほか、次世代EVなどの新市場にも適用可能とされる。また、自動運転が今後普及する中で、通信量の急増によるエッジAI向けの需要も見込まれる。
EV需要の低迷から一転、AIサーバー需要で再浮上
パワー半導体は、以前も電気自動車（EV）向けとして注目された。ガソリン車の燃費に相当する電費の向上に貢献するためだ。ただ、EV需要は低迷している。米国で購入補助金政策を取りやめたことや、充電スタンドの不足やバッテリーの劣化などが要因とみられている。株式市場でもパワー半導体への関心が薄れていたが、AIサーバー用途で再び注目を集めている格好だ。
GPUの増大で限界を迎える現行の「48VDC」構成
AIサーバーの需要は増加し続け、AIハードウェアの急激な成長により電力インフラにはこれまでにない負荷がかかっている。サーバーラック単位の消費電力がこれまでの数10kW～数100kWからMW規模へ移行する中で、現行の48VDC（直流）配電構成が限界に達しつつある。
従来の電源構成では、増え続けるGPU（画像処理半導体）の電力に比例して、配線に流れる電流が増加し、配線による損失と発熱が増大する。この問題を解決するためには、供給電圧を上げて配線への電流を下げる必要がある。
エヌビディアが主導する「800VDC」への移行
そこで注目されているのが、性能を大きく引き上げる800VDC構成だ。800VDC構成はエヌビディア［NVDA］が先駆けて取り組んでおり、効率の改善や電力密度の向上のほか、銅配線の材料削減にも効果的とされている。この800VDC電源構成にパワー半導体が活用されつつある。
エヌビディアとアルファベット［GOOGL］が800VDC給電への移行を主導している。エヌビディアの次期プラットフォーム「ルービン・ウルトラ」とその先の「ファインマン」は、ラックあたり450kWから1MWを必要とすると予測されており、GaN（窒化ガリウム）やSiC（炭化ケイ素）をベースとした800VDCシステムへの移行が進むと報じられている。
エヌビディアが主導するAIデータセンターの800VDC給電は、2027年にも登場するとみられている。
2035年に7.3兆円市場へ、調査機関も予測する急成長のシナリオ
調査会社の富士経済は、2026年4月に公表した推計で、パワー半導体の世界市場が2035年に7兆3495億円になると試算している。これは2025年に比べ95.7％増の水準だ。
それによると足元はEVの停滞で伸び悩むものの、2030年ごろから次世代パワー半導体の実用本格化が進み大幅に拡大するとみている。発表資料では「サーバーラック電源の高出力化に伴い、変換効率を上げるため、AIサーバーの電源機器向けで採用が増加しており、今後伸びが期待される」としている。
次世代パワー半導体（GaN・SiC）関連の注目6銘柄
ローム（6963）
車載や産業機器向けパワー半導体に強みがあり、SiCやGaNの開発で先行。800VDC構成の電源供給部に必要なパワーデバイスを展開している。2025年6月には、次世代AIデータセンター向け800V電力供給アーキテクチャ（構造）の開発において、エヌビディアとの協業を発表した。
ルネサスエレクトロニクス（6723）
2024年6月にGaNパワー半導体の米トランスフォーム社を買収。トランスフォーム社は高性能・高信頼性GaN製品の設計・製造・販売を行う。ルネサスはパワー半導体を幅広く手掛けているが、買収でGaNに参入。2025年7月には650V耐圧のGaNパワー半導体の新製品を発表している。AIデータセンター電源向けなどへの採用が期待されるという。
豊田合成（7282）
2025年1月に同社がGaNパワー半導体向けに開発したGaN基板の高品質化技術により、パワー半導体の性能向上が検証されたと発表している。固体物理学の国際的な学術誌で紹介されたという。同社はGaN基板の高品質化・大口径化を通じた高性能GaNパワー半導体の社会実装を目指し、環境省が主導するプロジェクトに参画し開発を進めている。阪大と共同でGaN基板の大口径化にも成功している。
NGK（5333）
GaNウエハ基板「FGAN」を手掛けている。GaNウエハ基板の大型化、高品質化に成功。会社側資料によると、きれいなGaNの結晶を作るのは非常に困難で、実用化の壁になっていた。同社独自の結晶成長技術により、結晶の欠陥（乱れ）を従来品の100分の1に減らすことに成功。ウエハ全面にわたり非常に欠陥の少ないGaNウエハを実現。実用化に近づいたとしている。
信越化学工業（4063）
電力損失が少なく高周波に対応するGaN半導体の製造用に基板を開発し供給していると報じられている。窒化アルミニウムなどを使った独自の「QST基板」を土台に、GaNの層を成長させる仕組み。GaN層が厚くなるほど高電圧に対応できる。AIデータセンターの電力制御効率を高めることができ、消費電力の削減につながるという。
三菱ケミカルグループ（4188）
GaN基板を手掛けている。日本製鋼所（5631）と共同で開発した。両社がGaN基板の生産能力を2027年に2026年比で5割増やすと報じられている。EV充電器やインバーター、データセンター向けなどで需要拡大を見込むとしている。
