東芝的子公司東芝電子元件&存儲裝置株式會社（Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation）開發出了一種可實施功率半導體小型化的設計方法。透過將調節電流沿同一方向流動的部件排列成市松紋樣（不同色塊交錯排列形成的圖案），與元件小型化相關的電阻值較原有產品可降低20%。該公司的目標是在電動車（EV）等車載產品中引入該技術，並於2023年内開始出貨樣品。
東芝開發了名爲「MOSFET（金屬氧化物半導體場效電晶體）的可控制電流的元件，該元件採用碳化硅（SiC）。雖然SiC具有比硅更高的性能，例如能承受更高的電壓等，但存在難以控制的問題。
這些問題可以透過增加調節電流使其沿一個方向流動的元件「肖特基二極體」的搭載面積來解決。但元件的面積越大，電流就越難流動。導致被稱爲「導電的電阻」的電阻值增加。高導電的電阻會增加能量損失，從而使冷卻機制變得複雜，並增大元件的尺寸。
東芝發現透過調整允許以低電阻流經電流的「歐姆」電極尺寸，將肖特基二極體排列成市松紋樣可以形成新結構。肖特基二極體不會干擾控制電流通斷的「MOS柵極」，電流可以流動，因此導電的電阻不易增大。
半導體事業部先端半導體元件開發中心的專家朝羽俊介表示：「在半導體的設計中，試圖改進一種特性時，其他部件就會出現問題，存在着一種取捨：權衡關係。而新結構改善了這種關係」。
新的設計方法不僅充分發揮了肖特基二極體的作用，還能使大電流在晶片內部流動動。原有產品爲載流部件和肖特基二極體在晶片内交替排列的條紋型。由於該部件與歐姆分離，有時會降低晶片的安全。
據悉，這是世界上首次在半導體元件中採用市松紋樣設計。元件平均每單元的尺寸不到3～10微米（微米爲百萬分之一米）。東芝半導體事業部先端半導體元件開發中心的河野洋志經理表示：「要在功率半導體中實際形成市松紋樣還很困難」。今後的目標是確立製造方法。
新方法有望推動功率半導體的小型化。河野先生認爲，這將「提高汽車和器械設計的自由度，進而增加續航距離」。今後將以車載應用爲主要目標，並計劃將應用範圍擴大到工業器械領域。
日文：大西綾、《日經產業新聞》、2023/10/4
中文：JST客觀日本編輯部
