2021年6月

GaNロードマップ

背景・目的
2016年GaN研究コンソーシアム発足以来、GaN半導体技術は大きく進歩した。
そして今、実用化に向けた更なる加速が期待されている。今回、コンソーシアムの法人化を機会に、実用化までの技術マイルストーン、研究開発環境の整備、コンソーシアム支援活動を総合的にロードマップとしてまとめ、メンバーの共通目標として示すとともに、広く世の中に発信していく。

目次
１. 窒化ガリウムが拓く３つ未来社会像
２. 目指す応用システムと実用化時期
３. 技術ロードマップ
４. 実用化のための研究開発環境
５. GaNコンソーシアム活動計画
2021 GaNコンソーシアム

1

未来社会を拓く窒化ガリウム

窒化ガリウム＝G a N

地 球にやさしい社 会
高度なエネルギー循環のネットワーク

脱炭素社会
自然の維 持自然エネルギーの活用

安 心な
見 守り社 会

電力伝 送

モビリティ革新
先端医療繋がる社 会

福 祉の充 実情 報 、エネルギー、モビリティネットワークの融合

快 適便利な社会

元 気で長 生き明るい暮らし人、社会、地球が調和する未来

人によりそう社会2

地球にやさしい社会GaNによるエネルギーマネジメント技術
照明の省エネ
LED照明

効率的なエネルギー変換
風→電力

青色LED技術

光→電力

LED照明省エネ効果
全電力比▲７％

カーボンニュートラル実現への貢献
仮想空間の広がりによりエネルギーミニマム社会を目指す
インバータ、コンバータ、サーバー電源
HV航空機、宇宙太陽光発電
パワーコントローラー
高周波加熱装置
電動化
リニアモーター
人工光合成
植物工場
EV,HV
省エネ

自然エネルギー活用

省エネ、電動化
自然エネルギーの活用
パワエレ技術
再生可能なエネルギーや余剰エネルギーをロスなく生かすパワーエレクトロニクス技術

GaNデバイス
生活様式の変革、社会システムの変革
によりエネルギーを使わない社会

電気自動車

オール電化

インバータ技術

電力制御技術デジタル
行政手続き

住宅駐車場エネマネ

2020年

2025年

交差点エネマネ

2030年

LED照明による省エネルギー化

電力変換の高効率化（電動化の加速）

スマートなエネルギー
マネジメント社会

・室内照明
・屋外街路灯・信号機
・自動車ヘッドライト

・パワエレ革新
DCコンバータ、サーバー電源
・モビリティー革新
EV、HV、FCVインバータ
都市型パーソナル移動体・モーター革新
コアレスモータ、静電モータ

・再生可能エネルギーのエネマネ（太陽光、風力、水力、地熱）・新規エネルギー貯蔵システム（水素、アンモニア）
・エネルギーハーベスト（環境発電技術）・施設内エネルギー完結システム
・家庭内直流電源システム

省エネ効果

7％

テレワーク

15％

工場内エネマネ

2050年

カーボンニュートラル実現（生活様式〜都市間ネットワークまでトータルエネルギーマネメント）
・都市間エネルギーネットワーク
・分散型地区エネシステム（局所最適）
・IoTによる最小限の移動エネルギー・ユビキタス電源システム
・エネルギーセキュリティ
・マイクロ波送電
・光電力伝送・宇宙発電システム

25％

3

快適便利な社会
暮らしを便利にする
GaN技術

スマートコミュニティー
情報と高度なHMIにより広がる
快適便利な未来生活空間

白色LEDバックライト（端末ディスプレイの革命）

明るさUP

情報とエネルギーの融合により快適便利とエネルギーミニマムを両立

携帯電話基地局 非接触電力給電
ドローン給電 自動運転
マイクロロボット
無線通信システム
空中基地局
EV走行中給電
可視光通信
路車間通信

電池消費効率UP

明るく長持ち、スマホ時代の幕開け‫ابحرم‬

移動体験の向上

通信データの圧倒的な高速化･大容量化

無人配達

ドローン配達バーチャル時代の幕開け

物流革命
・ドローン
・無人宅配

AI技術の日常化

コミュニケーション革命・グローバルビジネス
・バーチャルトラベル

2020年

2025年

2030年

2050年

携帯端末の普及（ディスプレイ革命)

５Gによる生活変革

スマートな生活空間（AIが日常生活に浸透）エネルギーを使わない快適便利なスマート社会

・自動運転（レベル４）
・路車間、車々間安全システム（事故のない世界）
・ 携帯端末+クラウド処理によるきめ細かい生活情報サービス
・ネットサービス充実

・自動運転（レベル５）
・自動翻訳インターフェース・バーチャルトラベル
・物流革新
・教育の多様化
・テレオフィス、無人工場

・人、モノ、情報、物流、モビリティー
エネルギーが有機的に融合する社会・IoT社会の深化
・エネルギー完結型の都市空間
・パーソナルサービスの充実（仕事、家庭、娯楽、金融・・）・白色バックライト

通信データ量の増大
・携帯基地局用
GaNパワーアンプ
ミキサー

4人によりそう社会安心を提供するGaN技術
深紫外LEDによる除菌、殺菌技術
きれいな水
新鮮な空気感染のない空間

安心して暮らせる社会
みんな元気に、いきいきLIFE
家庭内見守りシステム
ご近所見守りシステム
家族絆システム
心ケアシステムお手伝いロボット
テラヘルツ診断
マイクロカプセル診断
再生医療
光照射治療

毎日すこやか健康管理
見守り医療で安心生活

テラヘルツ診断
顔色、表情チェック
指先健康診断スマホカメラで常時健康チェック
・パーソナル健康管理
・１００％早期発見

高度なセンシング
赤外光センサ
遠くの人・物を検知
テラヘルツ光により血中成分を診断

家族の絆、元気に100歳

子供が安全に遊べる空間
親が安心できる空間

2020年

2025年

2030年

明るい生活空間（LED照明）

安全な生活空間

安心して暮らせる社会
みんな元気に（ＡＩ見守り空間/社会） いきいきLIFE

・室内LED照明
・街路灯
・公園照明

・きれいな水、・新鮮な空気・自然で安全な食物・公園センシングシステム
・安全な交差点（車路間通信）・ぶつからない車（車車通信）
・ホームセキュリティー

・見守り住居／町内会
・見守り公園・パーク
・ロボット支援・遠隔医療・家族団らんシステム
・シティーセキュリティー

2050年

・100％早期発見
・検診システムの充実
・先端医療の進歩
・いきいき１００歳
・８０歳定年5G a Nが目指す応用システムと実用化 時 期
光応用(光デバイス)

社会課題 （ニーズ）
地球にやさしい社会

地球環境、省エネ、カーボンニュートラル

取り組むべき課題：
・温室効果ガス排出ゼロ→再生可能エネルギー導入拡大→脱化石燃料→低コスト蓄電システム→燃料電池（水素、バイオ燃料）
・クリーンエネルギー確保→太陽光、宇宙発電
・省エネルギー→効率的エネルギー消費

2020

パワー応用

(パワーデバイス)

2025

2030

情報・通信センシング(高周波デバイス)

2035

2030 低消費電力レーザー溶接加工

2020 高輝度LED照明

2025 植物工場（波長選択制）2025 紫外光による物質の光分解（μプラスチック）

2040
2040

2050

光電力伝送

2035 オイル生産藻類工場（赤色、緑色LED）

2030 EV、HV用インホイールモータ
2020 オフィス用サーバー電源
2030 リニアモーター（インバータ）
2020 ソーラー用パワーコントローラー
2030 航空機用（インバータ・コンバータ）
2025 EV、HV用（主機インバータ）
2025 EV、HV用（DCDCコンバータ）
2035 HVジェット航空機（電動+エンジン）
2025 船舶用・航空機用レーダーシステム
2035 衛星気象観測システム（テラヘルツ）2025 産業用高周波加熱装置

2050 電動旅客機
2050 宇宙太陽光発電システム（無線電力伝送）2035 地球規模干ばつ観測システム
2030 地下資源探索（テラヘルツ、超音波振動）

快適便利な社会2025 大容量光通信

経済成長、生活様式、快適便利、情報ﾈｯﾄﾜｰｸ、ＡＩ、技術革新、DX

2040 自然災害予知システム（テラヘルツ）2030超高速通信システム（可視光通信）2030フルカラーLED
2030コンクリート探傷検査（ﾃﾗﾍﾙﾂｾﾝｼﾝｸﾞ）
2030超高画質μLED（ポスト有機EL)
2035Ybイオン時計

2030 非接触電力給電（自動車、工場）
2030 駐車時非接触給電
2030 ドローンへの給電（マイクロ波）2030 宇宙用電力システム（耐放射線）
2023 アダプターの小型化（パソコン）
2030 水中ドローン（光給電システム）
2025 急速充電スタンド（自動車用）
2035 災害時マイクロ波送電システム
2035 検査用マイクロロボット（ワイヤレス）2020 スマホ非接触充電

取り組むべき課題：・ネットワーク環境の構築
・インフラ老朽化メンテナンス
・災害に対するレジリエンス
・コミュニケ―ションツールの進化
・IoT社会のインフラ構築
・生活様式の進歩

人によりそう社会

安心・安全、
健康・長寿水、大気、食料、医療取り組むべき課題：
・衛生的な水資源→水の浄化、海水の淡水化
・食料の偏在解消→食料生産性の向上、自給・公衆衛生→ウイルス殺菌、感染症治療
・高度医療の充実→がん治療、難治性疾病治療
・少子化→生産性向上、産業自動化促進
・高齢化→医療の高度化
・家庭の安心
→モビリティ社会の高度化、ネットワーク化

2023 路車間大容量高速通信通信
2025 IoT（５G、post５G)
2025 ワイヤレス通信システム

2050 空中通信基地局（マイクロ波給電）

2030 自動運転センシング（テラヘルツ）2030 自然翻訳システム
2030 IOWN構想（Beyond５G）

2025 特殊レーザーメス（450nm）
2030 再生医療（UV,プラズマ医療）
2030 薬品工場（漢方薬、家庭用薬草園）
2030 光照射治療（癌、菌）2023 紫外光による大気浄化（空質浄化）
2035 網膜走査ディスプレイ

2020 紫外光による水質浄化

2025 ロボット用
2030 オゾン殺菌・浄化（オゾン生成）（超小型モータインバータ） 2030 携帯用マイクロ波調理器
2035 小型局所気象観測（テラヘルツ）2025 AI電子レンジ
2030 介護用パワーアシスト
2030 パワースーツ（重労働支援）2040 人工人体器官の超小型複合素子
2030 ペースメーカー等人体埋め込み機器充電
2040 重粒子線ガン治療（小型加速器）
2030 生活空間家電の非接触充電システム
2035 テラヘルツ診断医療（血液診断）
2025 AIセキュリティー(見守りシステム）
2035 マイクロカプセル医療（ワイヤレス）
2025 心のケアシステム
2030 遠隔医療システム
2035 残留薬物検査（テラヘルツ）
2030 スマホ健康診断（100％早期発見）

6

技術ロードマップ
短期中期※詳細版は別紙

長期

2050年の目指す姿

技術項目GaN

Φ4インチ
欠陥密度*¹ 〜10⁵cm-²
エピ速度 50μｍ/ｈ

GaN

Φ6インチ
欠陥密度*¹ 〜10⁴cm-²
エピ速度 100μｍ/ｈ

GaN

ウエハ

Siデバイスに対抗できる
GaNデバイスのための高品 質 、大 口 径 、安 価 な
GaNウエハ,AlNウエハ
を開発する

Φ8インチ
欠陥密度*¹ 〜10³cm-²
エピ速度 150μｍ/ｈ

AlN

Φ4インチ
抵抗 1010Ωcm

AlN

Φ6インチ
抵抗 1010Ωcm

AlN

Φ8インチ
抵抗 1010Ωcm

光デバイス

低 炭 素と利用範 囲 拡 大に向けて高効率と波長域拡大を目指す

280nm LED・効率20%
青色LD・効率60%, 出力10W

赤色マイクロLED
・サイズ5um、効率20%220〜230nm LED/SHG
・5mW

高効率太陽電池・効率80%
深紫外LD
・効率40%, 出力5W

GaN複合デバイス

パワー
デバイス

高周波パワーは、
横型GaN-HEMT
大電力パワーは、縦型GaN-MOSFETGaN HEMT
耐圧 200V、 電流 100A
オン抵抗 0.5mΩcm²

GaN HEMT
耐圧 600V、 電流 100A
オン抵抗 0.1mΩcm²

GaN MOSFET
耐圧1200V、電流500A
オン抵抗 0.1mΩcm²

・受発光機能・高周波駆動・低損失SW機能・センシング機能をワンチップ上に形成

通信デバイス

100GHz対応の高信頼性
GaN HEMT MMICを目指す

Fmax 600 GHz
Psat 10W @40GHz
通信容量 100Gb/s

Fmax 1.5THz
Psat 1W @100 GHz
通信容量 1Tb/s

Fmax 3 THz
Psat 5W @100 GHz
通信容量 1Tb/s

封止技術 -40〜150℃
放熱性能 0.25℃/W
L負荷耐量電流 0.3
磁性材料粉末ｺｱ、
ﾌｪﾗｲﾄ
ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ耐圧 600V

封止技術 -40〜200℃
放熱性能 0.2℃/W
L負荷耐量電流 0.3
磁性材料広帯域化
ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ耐圧 1200V

封止技術 -40〜250℃
放熱性能 0.15℃/W
L負荷耐量電流 0.3
磁性材料ﾅﾉｸﾞﾗﾆｭﾗｰ
ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ耐圧 3300V

・車載用充電器

・急速充電器・ハイブリッド航空機

・車載用電力変換器

・電力インフラ系（無効電力補償装置等）

・ワイヤレス給電システム

デバイス

技術分野

信頼性,ノイズ,小型化を優先したサブシステムを目指す。
制御、回路、パッケージ、 受動部品開発も含めた磁性材料、コンデンサ等 システム開発を行う

実用化

2025（５年後）

・工場用ロボット（絶縁DCDC）

適用するシステム

GaNコンソーシアム
ロードマップで示された３つの世界を目指す

・宇宙衛星用電力変換器

・超小型ACアダプタ電源
・青色レーザーメス

・空気清浄機(280nm)

・紫外光による水質浄化

・オフィス用サーバー電源

・ソーラー用パワーコントローラー

・紫外光による大気浄化（空質浄化）

2030（１０年後）

・車載用電力変換器（昇圧DCDC、インバータ）
・小型電動航空機

・超高画質ディスプレイ
（ポスト有機）・可視光通信（スマホ）・次世代レーシック

・バイオセンサー（PoC）
・レーザー加工・再生医療（UV,プラズマ医療）・薬品工場（漢方薬、家庭用薬草園）
・光照射治療（癌、菌）2035（１５年後）・燃料電池自動車（昇圧DCDC、インバータ）
・高圧系電力インフラ（中型変電所）・表面殺菌機器(220nm)

・バイオイメージング（がん領域検出）
・AR・MRディスプレイ

GaN

Φ8インチ
エピ膜付き数万円
ウエハ市場規模
1000億円/年*1はHVPE結晶の仕様

検知、判断、駆動制御ができるマルチチップの実現

デバイス市場規模
２兆円/年

GaNデバイスによるトータルシステム市場規模
５０兆円/年
カーボンニュートラルへの貢献度２５％・原子（Yb+）
時計・高感度高安定CO2計測
・網膜走査ディスプレイ

・オイル生産藻類工場（赤色、緑色LED）・高精度レーザー加工

7G aNシステム実用化のための研究開発環境
最強のものつくり拠 点 (研 究＆試 作 )を中心に、情 報ネットワーク、実用化コラボレーションを形成し、Ga N 系 半 導 体 材 料の価 値 創出ネットワーク（ GVN）を形成する。
食料分野

娯楽分野
モビリティー分野

金融分野
物流分野

GaN技術ネットワーク構築

情報通信分野

教育分野

福祉分野

農業分野

GaNビジネスの本格展開

エピ事業

各種GaNシステムベンチャー
LLP（有限責任事業組合）

デバイス事業

LLC（合同会社）

技術研究組合

機能集積化

放熱技術

海外戦略

GaNシステムベンチャー

制御回路
真空材料
磁性材料

直接接合

コンデンサ

社会実装のための周辺技術

高周波回路

誘電材料

電極平坦化

・C-TEFs運営の請負、共同研究・スタートアップ支援、
国プロ請負
・ベンチャーへの投資

超EMC技術配線プリント研磨技術

ベンチャー支援国家プロジェクト受託

周辺技術
ネットワーク・SWGによる国家プロ提案
・国家プロ技術の実用化推進
・国家プロジェクト受託・所有企業のコンソ入会
・技術ネットワークWGの設置・周辺技術ライブラリー整備

会員サービスの充実

標準化・法規対応

・標準化SWGの設置（評価、ウエハ、デバイス、システム）・世界基準への提案活動

・海外ルール整備、設定
・海外教員、スタッフの受け入れ
・海外機関との交流推進、誘致

・デバイス試作、エピ成膜・技術コンサル（専任雇用）
・スタートアップ支援

ウエハ事業

社会実装の実証実験

高絶縁材料

メンバー企業群

航空宇宙分野

医療分野

知財管理と運用・知財規定の見直し・コンソでの知財所有および管理
・知財運用

情報発信

・各種イベント（アイデアコンテストetc）
・HP充実、最新技術情報、
国プロ情報
・C-TEFs技術の開示

GaNコンソーシアムの目指す姿（世界一の研究開発拠点）

会員交流・連携推進

・研究会の充実・異業種交流サロン、
GaNフェア・SWGによる産産連携の推進

・世界一の技術が揃っている
・世界一の装置が揃っている
・世界の情報が集中する

人材育成と活用・C-TEFsインターンシップ（企業若手）
・コンソ研究員制度、海外スタッフ（若手、女性、海外、ポスドクの活用）

コンソーシアム技術の管理・展開

メンバー企業群

・開示ルールの作成、整備・技術ライブラリー整備（国プロ、C-TEFs）
・展開開始

・自由で（オープン）な風土
・若手が元気で活気がある・ベンチャーが集まってくる

・新しい価値が次々に創出される

8

研究開発環境のロードマップ
運営体制の整備

基礎研究から応用開発

人・情報が集まり新しい価値を創出する研究コンサルサービス

世界の投資家が注目する

そんなGaN研究開発環境

価値創出センター
構想スタートGaNコンソーシアム法人化

年代

2019

推進事項

会員支援の充実
情報発信
交流・連携推進
人材育成・獲得・活用
コンソ技術の管理・展開
知財管理と運用
標準化・法規対応
国家プロジェクト受託

試作ベンチャー
立ち上げ

専従職員雇用

2020

・愛知４大学連携の推進
・各種交流会企画（GaNフェア、サロン）
・SWGによる交流仕組みつくり・インターンシップ／研究員受け入れ制度
・人材活用（若手, 女性, ポスドク, 海外人材）
・海外技術員の留学制度
・技術ライブラリー整備（国プロ、C-TEFｓ）
・開示ルールの制定
・技術展開システム運用

エピセンター

技術ライブラリー

技術利用開放・海外戦略立案（海外ルール・規定の整備）
・海外教員、スタッフの受け入れ、活用
・海外機関との交流推進、企業誘致

24

2030

2025
25

*Technology readiness levels
技術開発水準26

272820403040

プロセスサービス
技術コンサル（専任雇用）
各種イベント（アイデアコンテストetc）
HP充実、〇〇情報、国プロ情報
C-TEFs技術の開示
SWG設置

大学連携の推進
各種交流会企画（GaNフェア、サロン）
SWGによる交流仕組みつくり

試行

制度化
人材活用
（若手、女性、ポスドク、海外人材）
海外技術員の留学制度

技術ライブラリー整備（国プロ、
C-TEFｓ）
開示ルールの制定
技術展開システム運用
知財規程見直し
知財戦略立案と運用
知財戦略立案と運用標準化SWGの立ち上げ（評価、ウエハ、デバイス、システム）
世界基準への提案活動
国プロ情報の収集と展開

・国プロ情報の収集と展開
・SWGによる国プロ提案活動
・受託→国プロ管理運用

・C-TEFs運営の請負、共同研究・スタートアップ支援、国プロ請負
・ベンチャーへの投資

2024

23

・標準化SWGの設置（評価、ウエハ、デバイス、システム）・世界基準への提案活動

ベンチャー支援

VC

企業

海外交流本格化・知財規程見直し・知財戦略立案と運用・コンソでの知財所有および管理

・技術ネットワークWG設置
・周辺技術ライブラリーの整理／運用（企業＆技術＆アクセス方法）

行政

デバイス試作、チップ提供

・デバイス試作、チップ提供
・プロセスサービス
・技術コンサル（専任雇用）
・各種イベント（アイデアコンテストetc）
・HP充実、最新技術情報、国プロ情報
・C-TEFs技術の開示

大学（GaN価値創出センター）

デバイス開発の請負サービス

22

21

C-TEFs法人化

2023

GaN世界研究拠点
TRL*1〜TRL6

大学・ベンチャー・企業の共同R＆D集合体

超高圧プロセス
センター

2022

2021

活動項目

周辺技術ネットワーク

海外戦略

４大学研究連携

GaN価値創出センター

基盤研究施設の整備
プロセス
サービス

デバイス試作サービス

価値創出
ネットワークSWGによる国プロ提案活動
受託→国プロ管理運用
技術ネットワークWG設置
周辺技術ライブラリーの整理システム運用C-TEFs運営の請負、共同研究
スタートアップ支援、
国プロ請負
ベンチャーへの投資
海外戦略立案
海外教員、スタッフの受け入れ、活用
海外機関との交流推進、企業誘致

9