パワーエレクトロニクス領域における2024–2025年の革新的技術5選

以下では、2024年以降に発表・実用化が進展し、今後の社会や産業に大きな影響を与えうる技術を五つ厳選し、その具体的内容と期待される影響を整理する。

 

1. ワイドバンドギャップ（WBG）半導体：GaN vs. SiC

概要

2025年APEC（Applied Power Electronics Conference）における討論では、650 V以下の中低電圧領域でGaN（窒化ガリウム）が、900 V以上の高電圧領域でSiC（炭化ケイ素）がそれぞれ優位と評価された。

  • GaN：超高速スイッチング（数MHz以上）、低導通損失を実現。
  • SiC：高耐圧／高温環境下での低損失動作に優れる。

世の中への影響

  • EVチャージャー、データセンター電源、再生可能エネルギーインバータなどでの高効率化・小型化を加速。
  • 再生可能エネルギーの系統連系やスマートグリッド化のコスト低減・信頼性向上を促進。

 

2. 固体変圧器（Solid-State Transformer: SST）

概要

従来の鉄心トランスを低損失・高周波動作可能なマルチレベルパワーエレクトロニクスに置換する技術。2025年1月の市場レポートでは、2024年のグローバル市場規模169.4 M USDから2030年にCAGR 32.0%で成長が予測されている。

  • マルチポート、双方向DC–DC／AC変換。
  • スマートグリッドでのリアクティブパワー補償、電圧ドロップ補正機能を内蔵。

世の中への影響

  • 電力網の柔軟性向上、再生可能エネルギーやEV大量導入による負荷変動への対応力強化。
  • データセンターや産業施設での電力品質改善とインフラ小型化。

 

 

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3. 次世代ワイヤレス電力伝送（Wireless Power Transfer: WPT）

概要

2025年WPTCE（Wireless Power Technology Conference and Expo）では、近距離誘導結合から遠距離放射型、動的充電（走行中EV充電）まで多様な技術が発表された。

  • 同時情報・電力伝送（SWIPT）やRFIDバッテリレスIoTなど、新用途開拓。
  • 機械学習制御による共振条件最適化や異物検知安全機能の高度化。

世の中への影響

  • EVの走行中ワイヤレス充電による航続距離の飛躍的拡大。
  • IoTセンサ・ウェアラブル機器の配線不要化、メンテナンスフリー化。

 

4. AIベースの適応制御システム

概要

従来のPI/PID制御を超え、リアルタイムに動作環境へ最適化するAI制御技術が多数登場。IEEE系のレビュー論文では、機械学習アルゴリズムを用いた適応パラメータ調整や故障診断、予知保全への応用が詳述されている。

  • 強化学習による最適スイッチングパターン学習。
  • ビッグデータ解析を活用した運転状態モニタリング・診断。

世の中への影響

  • 変動する負荷・電源環境下でも高効率・安定動作を実現し、再エネ・EV充電網の信頼性向上。
  • 設備の稼働停止を未然回避し、運営コスト削減と稼働率向上に寄与。

 

5. 次世代GaNパワー半導体「Gen IV Plus」

概要

ルネサスが2025年7月に発表した650 V級GaN FETは、SuperGaN®カスコード構造とGen IV Plusプロセスを採用し、従来比でオン抵抗を30 mΩまで低減、ダイサイズ14%縮小を実現した。

  • システムFOM（オン抵抗×入力容量）を20%改善。
  • 標準Siドライバ駆動可能で信頼性・コスト面のメリットも担保。

世の中への影響

  • AIサーバ、UPS、EV充電システム、太陽光インバータなど1–10 kWクラスでの高密度・高効率電源設計が容易に。
  • モジュール設計の共通化により製品開発期間短縮とコスト最適化を実現。

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以上５つの技術は、パワーエレクトロニクスの高効率化・小型化・インテリジェント化を強力に推進し、再生可能エネルギーの大量導入やEV普及、スマートインフラの構築に不可欠な要素となる。これらの技術革新が社会課題解決と新ビジネス創出を同時に加速させることが期待されます。

 

 

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