電気自動車や鉄道の大きな電力はSiC（炭化ケイ素）、充電器やデータセンターの電源はGaN（窒化ガリウム）。どちらもパワー半導体（電気の変換や制御に使う半導体）の新しい材料で、用途の住み分けが進みつつあります。
どちらもシリコンより、電気を変換するときに熱として失われる分が小さい材料です。ただし、得意な電圧や切り替えの速さが違います。国内メーカーの投資や再編の動きも、この違いを踏まえて見ると理解しやすくなります。
この記事では、SiCとGaNの違いを、材料の物性、デバイスの構造、用途、市場の見通し、国内メーカーの動きの順に比較します。最後に、設計・調達の立場で選ぶときの視点を整理します。
パワー半導体とは｜SiCとGaNが次世代と呼ばれる理由
電源と機器の間で電気の形を変えるスイッチが、パワー半導体です。
パワー半導体は、電力を変換・制御するためのスイッチとして働く半導体です。交流を直流に変える、電圧を上げ下げする、モーターの回転数に合わせて周波数を変えるといった処理を、素子のオン・オフを高速で繰り返すことで行います。
計算や記憶を担うロジック・メモリと違い、扱うのは数百ボルト、数百アンペアといった大きな電気です。そのため性能の物差しは、次の3点になります。
- どれだけ高い電圧に耐えられるか
- 電流を流したときの抵抗（オン抵抗）がどれだけ小さいか
- どれだけ速く切り替えられるか
これまでの主役はシリコン（Si）で作るMOSFETやIGBTでした。ただしシリコンは、材料としての限界に近づいています。高耐圧にするとオン抵抗が増え、それを補うIGBTでは切り替え時の損失が大きくなるというトレードオフを抱えています。
そこで期待されているのが、SiC（炭化ケイ素）とGaN（窒化ガリウム）です。どちらもシリコンよりバンドギャップが約3倍広いワイドバンドギャップ半導体で、同じ耐圧ならより低い損失で電気を変換できます。
SiCとGaNの違いを一覧で比較
同じワイドバンドギャップ半導体でも、得意な領域は大電力側と高周波側に分かれます。
※一般的な傾向を整理したもので、製品ごとの仕様は各メーカーのデータシートで確認が必要です。
一言でまとめると、大きな電力を高い電圧で扱うならSiC、中くらいの電力を速く切り替えて小型化するならGaNです。材料の物性にも差はありますが、それ以上に効いているのがデバイスの構造と、それを載せる基板の違いです。
以下では、材料、デバイス、用途の順に、この違いがどこから生まれるのかを見ていきます。
材料の違い｜物性値で見るSi・SiC・GaN
パワー半導体の性能を左右する物性値は、主に4つあります。シリコンと並べると、SiCとGaNの得意・不得意が見えてきます。
耐圧に効く値はSiCとGaNが大きく、熱はSiC、電子の動きやすさは材料単体ではSiが上です。
※数値は東芝デバイス＆ストレージの公開資料による。棒の長さは各項目の最大値を100％とした相対値。GaNの電子移動度はバルク材料の値で、HEMTの2次元電子ガスではこれより高い移動度が得られる。
バンドギャップと絶縁破壊電界：耐圧を決める
バンドギャップは、電子が動けるようになるまでに必要なエネルギーの大きさです。シリコンの1.12eVに対し、4H-SiCは3.26eV、GaNは3.39eVと約3倍あり、原子どうしの結びつきが強いぶん高い電界や高温に耐えられます。
その結果、半導体が壊れずに耐えられる電界の強さ（絶縁破壊電界強度）は、SiCでシリコンの約9倍、GaNで約11倍に達します。
耐圧を受け持つ層（ドリフト層）を薄く、不純物を濃くできるため、同じ耐圧でもオン抵抗を大幅に下げられます。
ロームの解説では、SiCの面積あたりのドリフト層抵抗は理論上シリコンの1/300まで下げられるとされています。
熱伝導率：熱の逃がしやすさはSiCが上
熱伝導度はSiCが4.9W/cmKと、シリコンの約3倍、GaNの2倍以上あります。パワー半導体は損失がそのまま熱になるため、熱を素早く逃がせることは大電流を流すうえで大きな強みです。
バンドギャップが広いため、シリコンより高い温度でも動作できます。ロームによると現状はパッケージの耐熱性の制約から150〜175℃保証としており、パッケージ技術が進めば200℃以上の保証も可能とされています。
電子移動度とバリガ性能指数：総合点はGaNが高い
電子移動度は電子の動きやすさで、高速動作に関わる値です。材料単体ではシリコンが最も高いものの、GaNは後述するHEMT構造で界面に電子を集めることで、この弱点を補っています。
パワー半導体向け材料の総合力を示す指標に、シリコンを1としたバリガ性能指数があります。
リョーサン菱洋の解説ではSiCが500、GaNが930とされ、理論上の伸びしろはGaNのほうが大きいことになります。ただし実際の製品性能は、次に見るデバイス構造と基板で大きく変わります。
デバイスの違い｜縦型のSiC MOSFETと横型のGaN HEMT
SiCとGaNの住み分けを決めている最大の要因は、電流を縦に流すか、横に流すかという構造の違いです。
SiCはチップの厚み方向、GaNは表面に沿って電流を流します。
※構造を簡略化した模式図。実際の製品にはトレンチ構造のSiC MOSFETや、SiC基板上のGaNなど多様な構造がある。
SiC MOSFET：縦に流して高耐圧・大電流
SiC MOSFETは、シリコンのパワーMOSFETと同じく縦型構造です。チップ上面のソースから裏面のドレインへ、厚み方向に電流を流します。
この構造では、耐圧を上げたければドリフト層を厚くすればよく、チップの面積全体を電流の通り道に使えます。
ロームは、SiCならシリコンで両立しにくかった「高耐圧」「低オン抵抗」「高速」を同時に実現できると説明しています。
シリコンでは高耐圧品にIGBTを使ってきましたが、IGBTは切り替え時の損失が大きく、高い周波数で動かすのが苦手でした。
GaN HEMT：2次元電子ガスを横に流して高速
GaNの代表的な素子はHEMT（High Electron Mobility Transistor、高電子移動度トランジスタ）です。
GaNの上に薄いAlGaN（窒化アルミニウムガリウム）層を重ねると、その界面に電子が高密度に集まった「2次元電子ガス」ができ、これを電流の通り道にします。
電流が表面に沿って流れる横型構造のため、切り替え時に出し入れする電荷が小さく、スイッチングの速さでSiCやシリコンを大きく上回ります。
ロームが650V帯で比較した資料では、SiのスーパージャンクションMOSFETのスイッチング速度を1としています。これに対し、SiC MOSFETが2、GaN HEMTが10です。
GaN HEMTは寄生のPN接合を持たないため、逆回復電荷もゼロです。
一方、横型は電流の通り道が表面に限られるため、同じ比較で大電流への対応は「△」とされています。GaNが中耐圧・中電力を主戦場にしているのは、この構造上の性格によるものです。
ノーマリオフと駆動の難しさ
GaN HEMTには、ゲートに電圧をかけなくても電流が流れる「ノーマリオン」という性質があります。
電源回路では、制御が止まったときに電流が止まるノーマリオフのほうが安全で扱いやすいため、ノーマリオフ化がGaN HEMTの長年の課題になってきました。
対策として、ゲート構造を工夫したノーマリオフ型（Eモード）のほか、低耐圧のシリコンMOSFETと直列につなぐカスコード接続があります。
また高速で切り替わるぶん、ゲートを駆動する回路にも速さが求められるため、GaN HEMTと専用のゲートドライバーを1つのパッケージにまとめた製品も出ています。
ウエハの違い：SiC基板とSi基板上のGaN
SiCは常圧では液体にならず、2000℃前後で昇華する材料です。シリコンのように溶かした原料から結晶を引き上げることができないため、原料を2200〜2500℃に加熱して気体にし、種結晶の上に積もらせる昇華法で結晶を育てます。
この方法の成長速度は1時間あたり0.1〜3.0mm程度とされ、さらにSiCはモース硬度9.3とダイヤモンドに匹敵する硬さで、切断や研磨にも手間がかかります。基板のコストが、SiCの価格を左右する大きな要因です。
GaNは、大口径化しやすく量産に向くシリコン基板の上に結晶を成長させる方式が主流です。GaNとシリコンは熱膨張の差が大きく割れやすいため、間にバッファー層を挟んで応力を逃がしています。
ウエハ上に素子を作り込む工程そのものは、半導体製造の前工程と基本的な流れは共通です。
用途の違い｜電圧と周波数で決まる使い分け
材料と構造の違いは、そのまま用途の違いになります。NEDOの技術戦略資料などでは、横軸に動作周波数、縦軸に電力容量をとった図で、高電力側はSiC、高周波側はGaNという棲み分けが示されています。
大電力はSiC、高周波はGaN。シリコンは今も最も広い範囲をカバーしています。
※NEDO「パワーエレクトロニクス分野の技術戦略策定に向けて」の考え方をもとに簡略化した概念図。領域の境界は目安で、製品ごとに重なりがある。
SiCが使われる場所：EV・鉄道・エネルギー
SiCの最大の用途は、EVのモーターを駆動するトラクションインバーターです。
富士経済の調査では、2025年はこの用途でIGBTからSiCへの置き換えが進むとしています。2035年には、EV販売台数の70％程度にSiCのトラクションインバーターが載ると予測されています。
鉄道でも実績があります。2020年7月に営業運転を始めた東海道新幹線N700Sは、駆動システムにSiC素子（SiC-MOSFET、SiC-SBD）を高速鉄道として初めて採用しました。
JR東海の報告では、従来のN700系に比べて主変換装置の幅は1/2程度になり、駆動システム全体の質量は約20％軽くなっています。
損失が減れば冷却フィンを小さくでき、空いたスペースと重量を別の機能に回せます。N700Sでは、その余裕を使って停電時に自力走行できるバッテリ自走システムを搭載しました。
素子の効率が、装置全体の設計自由度に波及する好例です。このほか、大容量の蓄電システムや太陽光発電のパワーコンディショナーでも採用が広がると見込まれています。
大電力の機器はSiC、小型化が価値になる機器はGaNという傾向があります。
※用途と見通しは富士経済、JR東海、マイナビニュースの報道・公表資料による。
GaNが使われる場所：充電器からデータセンターへ
GaNがまず普及したのは、スマートフォンやノートPC向けのUSB PD急速充電器です。スイッチング周波数を上げると、電力をためるコイルやトランスを小さくできるため、同じ出力でも手のひらに収まる充電器が作れるようになりました。
次の大きな市場と見られているのが、AIデータセンターのサーバー電源です。
NVIDIAが提唱する800Vの直流給電アーキテクチャに向けて、多くのパワー半導体メーカーがGaNを使った電源ソリューションを打ち出しています。
富士経済は、オンボードチャージャー（車載充電器）やLiDAR、ヒューマノイドロボットやドローンでも需要が増えると見ています。
Siが残る領域
SiCとGaNが伸びても、シリコンがすぐに置き換わるわけではありません。富士経済の予測では、2035年時点でもパワー半導体市場の約3分の2はシリコン製品が占めます。
性能よりコストが優先される機器では、成熟したシリコンのIGBTやMOSFETが引き続き主役です。
なお、チップを放熱基板や端子と組み合わせてパワーモジュールに仕上げる工程は、半導体の後工程にあたります。SiCはチップ自体が高温に耐えられても、保証温度はパッケージの耐熱性で頭打ちになっているため、組み立てる側の技術も性能を左右します。
市場の見通し｜数字で見るSiCとGaN
市場全体はほぼ倍増し、SiCとGaNはいずれも5倍以上に伸びる見通しです。
※富士経済「2026年版 次世代パワーデバイス関連市場の現状と将来展望」（2026年4月28日発表）による。上段が2035年の予測値。2035年の全体のうち4兆8418億円はシリコンパワー半導体。
富士経済が2026年4月に発表した予測では、パワー半導体の世界市場は2025年の3兆7550億円から、2035年には7兆3495億円へと2倍近くに拡大します。
そのうちSiCパワーモジュールは5.3倍、GaNパワー半導体は5.4倍と、伸び率では次世代品がシリコンを大きく上回る見通しです。
一方、足元は順風とはいえません。2025年はEV市場の停滞で欧米・日本のメーカーが影響を受けたのに対し、中国メーカーは現地の自動車・電機メーカー向けの販売を伸ばしました。SiCでは中国勢の新規参入による価格競争の激化も懸念されています。
ただし価格下落には、シリコンとの価格差が縮まって置き換えが進むという面もあります。規模で見るとSiCはGaNの5倍以上の市場で、量のSiC、伸びしろのGaNという構図です。
電子部品全体の中での位置づけは、電子部品・半導体業界の市場規模と動向もあわせて見ると把握しやすくなります。
国内メーカーの動き｜量産投資と再編協議
日本はパワー半導体の有力メーカーを多く抱える一方、企業数が多く1社あたりのシェアが小さいことが課題とされてきました。
首位の独インフィニオン・テクノロジーズとの規模の差を埋めるため、国の支援を受けた量産投資と、企業の枠を越えた連携が同時に進んでいます。
量産投資の支援から、事業統合の協議へと段階が進んでいます。
- 2022年3月ローム、150V GaNの量産体制を確立ローム浜松で。2023年以降、650V品はTSMCに製造を委託
- 2023年12月ローム・東芝の供給確保計画を経産省が認定事業総額3883億円、最大助成額1294億円。ロームがSiC、東芝がSiを生産し製品を融通
- 2024年11月富士電機・デンソーの供給確保計画を認定事業総額2116億円、最大助成額705億円。SiCウエハから素子まで分担
- 2025年10月三菱電機、熊本の8インチSiC新工場棟が竣工11月から製造を始め、2027年ごろ本格量産の計画
- 2026年2月ローム、TSMCとGaN技術のライセンス契約浜松工場で2027年中のGaN一貫生産体制を目指す
- 2026年3月ローム・東芝・三菱電機が統合協議へ基本合意3社のシェア合算は11.3％で世界2位相当
- 2026年4月デンソー、ロームへの株式取得提案を取り下げロームの取締役会・特別委員会の賛同が得られず
※各社の発表資料、EE Times Japan、ニュースイッチ、マイナビニュース、Car Watchの報道による。
SiC：8インチ化と供給確保計画
SiCでは、経済安全保障推進法にもとづく「供給確保計画」で、国が設備投資の一部を助成しています。
ロームと東芝デバイス＆ストレージの計画は、2023年12月に認定されました。ロームはラピスセミコンダクタ宮崎第二工場で、SiCウエハとSiCパワー半導体を生産します。
東芝側は加賀東芝エレクトロニクスでシリコンのパワー半導体を生産し、両社で製品を融通し合います。
2024年11月には富士電機とデンソーの計画も認定されました。
富士電機の松本工場がSiCエピタキシャルウエハとSiCパワー半導体を、デンソーの大安製作所がSiCウエハ、幸田製作所がSiCエピタキシャルウエハを担う分担で、基板から素子までを国内で固める狙いです。
三菱電機は、熊本県菊池市に約1000億円を投じた新工場棟で、2025年11月から直径200mm（8インチ）のSiCウエハによる製造を始めました。2027年ごろに本格量産へ移る計画です。
ウエハを大きくすれば1枚から取れるチップが増えてコストが下がるため、8インチ化はSiCの競争の主戦場になっています。
この分野ではインフィニオン、STマイクロエレクトロニクス、オンセミが先行しており、日本勢は追う立場です。
GaN：ロームが内製化へ
GaNでは、ロームの動きが目立ちます。同社は2022年3月にローム浜松で150V品の量産体制を整え、650V品はTSMCに製造を委託してきました。
ところがTSMCが6・8インチのGaN製造から撤退を決めました。そこでロームは2026年2月、TSMCとGaN技術のライセンス契約を結び、浜松工場で自社生産に切り替える方針を発表しました。
目標は2027年中の生産体制構築で、AIデータセンター向けの需要拡大に備えます。外部委託に頼っていた供給網を自社に引き戻す判断で、GaNの需要が本格化するタイミングをにらんだ動きといえます。
ローム・東芝・三菱電機の統合協議
再編の動きが一気に表に出たのは2026年3月です。
ロームはデンソーから株式取得の提案を受けたことを公表しました。同じ月の27日には、東芝、日本産業パートナーズ（JIP）、TBJホールディングス、三菱電機と基本合意書を結びました。半導体・パワーデバイス事業の統合協議に向けたものです。
ロームの資料によると、3社のパワー半導体の世界シェアを合わせると11.3％となり、オンセミの7.9％を抜いて2位に相当します。
ただし首位のインフィニオンは24.4％で、3社を合わせても首位の半分に届かないのが現実です。
提案の背景には、デンソーのような自動車業界のTier1（一次サプライヤー）にとっても、電動化でSiCの重要性が増していることがあるとみられます。デンソーは4月28日に提案を取り下げました。
基本合意は検討開始段階のもので、統合の具体的な形や日程は公表されていません。三菱電機の漆間啓社長は4月、3社のパワー半導体事業を切り出して合弁会社を設立したい考えを示しました。
一方、ロームの東克己社長は5月の決算説明会で、交渉には想定より時間が必要との認識を示しています。
工場や開発・販売機能をどうまとめるかなど論点は多く、2026年9月時点で最終契約の締結は発表されていません。
SiCとGaNを選ぶときの視点
最後に、電源や駆動装置を設計する側、部品を調達する側の立場で、SiCとGaNを選ぶときに押さえておきたい視点を整理します。
- 扱う電圧と電流：数百ボルト超・大電流ならSiC、650V前後までの中電力ならGaNが候補
- スイッチング周波数：周波数を上げて小型化したいならGaNが有利
- 周辺部品と基板設計：高速化するほどノイズ対策とレイアウトの難しさが増す
- コスト：素子単価だけでなく、冷却部品や受動部品まで含めた装置全体で比べる
- 供給体制：メーカーの生産拠点、委託先、再編の動きまで確認する
素子の置き換えだけでは効果が出ない
よくある誤解が、シリコンの素子をSiCやGaNに差し替えれば、それだけで小型・高効率になるという考え方です。リョーサン菱洋の解説が指摘するように、GaNの性能を生かすには、スイッチング周波数を上げるか損失を下げる設計が必要です。
周波数を上げると、配線のわずかなインダクタンスでも電圧の跳ね上がりやノイズが起きやすくなります。次のような点まで含めて設計し直すことで、初めて装置の小型化につながります。
- 電圧のループと電流のループを分ける基板レイアウト
- インダクタやコンデンサの選び直し
- 放熱構造の見直し
装置全体のコストで比べる
SiCやGaNの素子は、同じ定格のシリコン品より高価なことが一般的です。それでも採用が進むのは、損失が減った分だけ冷却フィンやファン、コイルを小さくでき、装置全体では部品代や重量、設置スペースを減らせる場合があるためです。
N700Sの例のように、軽くなった分を別の機能に回せることもあります。見積もりや評価では、素子単価の比較にとどめず、周辺部品と運用時の電力損失まで含めて判断することが大切です。
調達の視点：供給元と再編の行方
パワー半導体は、同じ定格でもメーカーごとに特性や駆動条件が異なり、採用後に別の品番へ切り替えるには評価のやり直しが必要です。TSMCのGaN撤退のように、供給側の事情で生産拠点が変わることもあります。
国内では統合協議が続いており、今後の工場や製品ラインの再編が調達に影響する可能性もあります。長く使う部品ほど、メーカーの生産計画や二次調達先の有無を早めに確認しておくと安心です。
まとめ
- SiCとGaNはどちらもバンドギャップがシリコンの約3倍のワイドバンドギャップ半導体
- SiCは縦型構造と高い熱伝導率を生かし、高電圧・大電力のEVや鉄道で使われる
- GaNは横型のHEMT構造で高速スイッチングに強く、充電器やサーバー電源で伸びている
- 2035年に向けてSiCは5.3倍、GaNは5.4倍に市場が伸びる予測だが、価格競争も激しい
- 国内では8インチ化・内製化の投資と、ローム・東芝・三菱電機の統合協議が並行して進む
SiCとGaNは競合する材料というより、得意な電力と周波数が異なる、補い合う関係にあります。電源や駆動装置の設計に関わる電気・電子設計の仕事では、両者の特性を理解していることが今後ますます強みになります。
電力変換の損失を減らすことは、工場や社会全体の脱炭素・カーボンニュートラルにも直結します。パワー半導体の動向は、電子部品業界だけでなく、自動車・エネルギー・データセンターに関わる人にとっても押さえておきたいテーマです。
出典
出典・参考資料（14件）を開く出典・参考資料を閉じる
- 物性値：東芝デバイス＆ストレージ「ワイドバンドギャップ半導体とは」
- SiCの物性と特徴：ローム TechWeb「シリコンカーバイドとは」
- GaN HEMTの構造と特性比較：ローム TechWeb「GaN HEMTとは」、同「GaNパワーデバイスを使いこなすには」
- ノーマリオフとカスコード接続：新電元工業「GaN-HEMTの特徴」
- バリガ性能指数・棲み分け・設計の注意点：リョーサン菱洋テクラボ「GaNパワー半導体とは？SiCとの棲み分け/性能比較/設計時の注意点を解説」
- SiC単結晶の昇華法：応用物理 第70巻第5号「昇華法によるSiCバルク単結晶成長」（J-STAGE）
- N700Sの駆動システム：東海旅客鉄道「新幹線車両N700Sの駆動システムの開発」（電気学会論文誌D, J-STAGE）、JR東海「N700S」
- 市場予測：富士経済「パワー半導体の市場を調査」（2026年4月28日）、EE Times Japan「パワー半導体世界市場、2035年は7兆円超え」
- ロームのGaN内製化：マイナビニュース TECH+「ロームがGaNパワー半導体のグループ内一貫生産体制構築へ、TSMCと技術ライセンス契約」
- ローム・東芝の供給確保計画：東芝デバイス＆ストレージ ニュース（2023年12月8日）
- 富士電機・デンソーの供給確保計画：富士電機・デンソー ニュースリリース（2024年11月29日）
- 三菱電機の8インチSiC新工場棟：ニュースイッチ「SiCパワー半導体で新工場稼働へ…三菱電機が8インチで海外追撃、再編へ意欲も」（2025年10月3日）
- 3社の統合協議：東芝ニュース（2026年3月27日）、EE Times Japan「パワー半導体再編が本格化 ローム・東芝・三菱電機が協議開始へ」、EE Times Japan「3社のパワー半導体事業を切り出し合弁設立したい」三菱電機社長、日経クロステック「ローム社長、東芝・三菱電機とのパワー半導体統合交渉『想定より時間必要』」（2026年5月13日）、ローム IRニュースリリース一覧
- デンソーの提案取り下げ：Car Watch「デンソー、ロームへの株式取得に関する提案の取り下げを決定」（2026年4月28日）
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