GaNは、どこに行くの?

GaNは、どこに行くの?

電力変換シリコンの世界では、燃料が不足してきています。一方、窒化ガリウム技術は、スイッチング速度の高速化、小型化、高効率化、そして今、低コスト化へと突き進んでいます。GaN・・・私たちの生き方を変えています!

自動運転車/拡張現実

GaN enables Autonomous Vehicles 非常にエキサイティングで未来を垣間見ることができる1つのアプリケーションには、自律運転車、または自動運転車があります。よく見ると、クルマの「目」となる車両の上に設置したLiDAR(光による検出と距離の測定)システムがあることが分かります。このLiDAR装置は、制御された光のビームを素早く発射し、ビームが戻ってくるまでにかかった時間と、発射された方向を記録することで、クルマの周囲に何があるかを360度の3次元画像で生成します。発射されるレーザー・ビームが高速なほど、LiDARが検出した対象物の位置やマッピングの分解能が高まります。LiDAR システムの中核で、GaN技術が重要な役割を果たしています。同等のシリコン部品よりもレーザー信号を高速に発射することができるからです。

GaN is used in augmented reality devices同様のLiDAR技術は、3次元リアルタイム画像をユーザーに提供する拡張現実ヘッドセットの設計にも採用されています。拡張現実も、私たちが現在知っているゲームでの利用を超えて、まるで兵士たちが彼らの前に敵が立っているかのような距離で、敵を見ることができます。敵の列の背後からの画像は、LiDAR搭載ドローンで撮影されています。一般の人向けには、拡張現実ヘッドセットは、世界中のどこかの3次元リアルタイム画像にアクセスするために使うことができます。

GaN devices in RobotsLiDARの利用には、最も高度なロボットもあります。これらのロボットは、「目」としてLiDARを使います。高速、高精度で、3次元デジタル画像を生成するための計算量が少なくて済むからです。

ワイヤレス・パワー

Gallium Nitride in the wireless homeワイヤレス・パワーの出現は、GaNで可能になったもう1つの分かりやすいアプリケーションです。もはや、いかなる電線も使う必要はありません ―― コードを不要にすることができます。無線で充電できる携帯電話は、すでに市場にあります。そして、タブレット端末や、コンピュータ、モバイル・カート上の医療器具でさえも、無線充電は、そう遠くないでしょう。自動車のセンター・コンソールは、単に無線で携帯電話を充電するための給電源になるだけでなく、すぐにクルマのインフォテインメント・システムやナビゲーション・システムのすべてを充電するための給電源になります。最終的には、照明、テレビ、および、その他の家電製品に無線で電力を供給する送信器や中継器を家全体に設置することができます。GaNトランジスタは、このエキサイティングで急に現れたアプリケーションをサポートしています ―― そして、私たちの生き方を変えています。

医療技術

Gan use in medical technologiesサイズが重要なこと。その良い例は、錠剤(ピル)の大きさに収まる非常に小さなX線装置にGaN部品を使うことです。このピルは、大腸内視鏡検査を実施するために使われます。このピルが消化器官を通って移動するときに、いったん、摂取時に画像が撮影されます。X線装置からのデジタル情報は、医師による診断のために患者の体外の受信器へと無線で送信されます。患者にとっては検査が簡単になり、医師にとっては、結腸の高解像度画像が得られることになります。このアプリケーションにおいて、GaNの極めて小型で高いスイッチング速度は、ピルの中のX線装置に電力を供給するための鍵となっています。

Gallium Nitride is used in imaging equipmentMRI(磁気共鳴画像)装置も、癌やその他の病気が、より簡単に、より正確に、そしてより安価に発見できるように、GaNの優れた特性を利用して10倍〜100倍高い解像度を実現しています。

Gan in MedicineGaNトランジスタを使ったワイヤレス・パワー給電は、心臓ポンプや糖尿病患者のために必要な痛みのシンチレータなどの埋め込み型医療機器を充電するために使うことができるので、身体から引き出すワイヤーが不要になります。すなわち、感染の原因となる可能性があるワイヤーが不要になります。GaNは、医療用途において主要な役割を担っており、革新的なソリューションを発見し実装し始めたばかりです。

包絡線追跡

GaN in telecommunications通信は、GaNの電力変換デバイス向けのもう1つの新しいアプリケーションです。ビジネスのトランザクションや、ビデオ、ゲームでのスマートフォンの利用によって、スマホの利用には、指数関数的に増えているデータを送信するという需要と合わせて、ますます広帯域化が必要になってきています ―― 包絡線追跡の導入です。包絡線追跡によって、情報を送信するために必要な電力量は、送信される搬送波信号を正確に追跡することで、4Gのデータ伝送速度で基地局の効率を2倍に高め、予定される5Gアーキテクチャにおいて効率は3倍になります。超高速で高効率にスイッチングするGaNの能力は、通信の包絡線追跡システムを実現する上で、重要な要素になります。

データセンターのサーバー

クラウド・コンピューティングの成長は、エネルギーの主要な消費源であるデータセンターに拡張への対応を余儀なくさせています。エネルギー損失を低減するための1つの手段は、データセンターの入力から最後の負荷点まで電力を供給するとき、電力変換段全体を除去することです。一般に、電力は2段階で変換されます。すなわち、バックプレーンの48 Vから処理基板上に12 Vを分配し、最終的には、デジタル・チップへの電力供給に使う電源回路がある実際の負荷点で約1 Vにします。GaNの高速スイッチング、小型、高効率によって、電源設計者は今、48 Vから、12 Vの中間点なしで負荷点において必要な1 V程度に直接変換できる可能性があります。この1段アーキテクチャによる潜在的なエネルギーの節約は膨大で、クラウド・インフラをサポートするために必要なコンピューティング能力とデータセンターの迅速な拡大が可能になります。

耐放射線と宇宙

Gallium Nitride devices used in space applications窒化ガリウム・デバイスは、宇宙にあります。窒化ガリウムは、本質的に放射線に対する耐性があるので、多くのGaNのアプリケーションの中で必然となる領域です。放射線の影響から半導体を保護するために、特別な製造技術と特別なパッケージが必要なシリコンと異なり、GaNの本質的な特性は、害を及ぼす放射線に対して、相対的に耐性を備えています。イオン・エンジンで使われるGaNトランジスタは、衛星の太陽電池パネルからの電力を変換するために使われ、LiDARを利用する測距用途にも使われます。過酷な環境で生存する能力に加えて、GaNデバイスの小型・高効率によって、宇宙用途での利用に対して非常に魅力的になります。

未来を考えよう

技術としてのGaNは、まだ始まったばかりで、シリコン・デバイスが身の回りに存在した70年間以上に比べて、わずか過去数年の間、市販されているだけです。そして、ここで示したように、効率、スイッチング速度、サイズの優位性を活用したアプリケーションは、すでに出現しています。GaN技術は、学習曲線を登り、最終用途がますます広がり、性能は年々向上するという将来が約束されています。

偽りはありません:GaN・・・私たちの生き方を変えています!