GaN技術は、性能とコストの改善だけでなく、電力変換市場に影響を与える最も重要な機会は、同じ基板上に複数のデバイスを集積する本質的な能力にあります。標準的なシリコンIC技術とは対照的に、GaN技術を使うと、モノリシックのパワー・システムを、より簡単でコスト効率の高い方法でワン・チップに集積できます。

この記事は、2016年6月13日にJohn Glaser博士とDavid Reusch博士によって書かれ、米Power Systems Design誌のウエブ・サイトで公開されました。

EPCの親愛なる友人、同僚、パートナ様

みなさま、および、ご家族のみなさま、EPCの全社員より、謹んで新春のお慶びを申し上げます！

2019年は、EPCのGaNの革新と、成果を上げたGaNの複数のユース・ケースで記憶に残る年でした。EPCの最新世代のGaN製品は、オン抵抗R_DS(on)が低く、効率が高く、熱特性が向上し、小型で低コストであるため、パワー段の優位性を強化することができました。現在、これまで以上に、パワー・システムの設計者は、シリコン・デバイスから高性能のGaN部品に切り替えています。

シリコンの時代は、十分すぎるほど長過ぎます。若くてより適切な挑戦者が半導体材料の主役を引き継ぐ時です。

モーター技術の進歩によって、電力密度が高くなりました。モーターは、より小さな形状で実現され、より高速で高精度な設計になっているので、より高い周波数が必要になります。

3相ブラシレスDC（BLDC）モーターは、出力定格の割に小型なので、正確に制御でき、高い電気機械効率を提供し、適切に制御された場合、最小限の振動で動作できます。これらのモーターは、サーボ駆動、外科ロボットなどのロボット、回転翼を4基搭載したドローンなどの精密な用途で、ますます、または排他的に使われています。電流リップルを適切な範囲内に維持するために、これらのモーターは、低いインダクタンスを考慮すると、最大100 kHzのスイッチング周波数が必要です。損失を最小限に抑えた上で、振動を発生させ、駆動精度を低下させ、効率を低下させるモーターのトルク・リップルを相殺するには、高周波で高効率に動作できるFETが必須です。

この記事は、もともとM. Di Paolo Emilio氏が米Power Electronic Newsのウエブ・サイトに公開したものです。

eGaN® FETベースの電力変換システムは、Siベースの代替品に比べて、高効率化、高電力密度化、全体的なシステム・コストの削減が可能です。これらの優れた性能によって、ゲート・ドライバ、コントローラ、特にeGaN FETの性能を向上させる受動部品など、パワー・エレクトロニクス部品のエコシステムがますます拡大しています。eGaN FETの例を図1に示します。

新たに出現したコンピューティング・アプリケーションは、はるかに小型でより多くの電力を必要とします。サーバー市場のニーズの拡大に加えて、最も困難なアプリケーションには、マルチユーザー・ゲーム・システム、自動運転車、人工知能などがあります。これらの用途は、プロセッサに近接したマザー・ボード上に詰め込めるDC−DCコンバータに対する需要を生み出しています。

コンピュータや電気通信の市場の急速な拡大によって、中間バス・コンバータ向けに、これまで以上に小型、高効率、高電力密度のソリューションが求められています。LLC共振コンバータは、高電力密度と高効率のソリューションを提供するための優れた候補です。非常に小さい低オン抵抗と寄生容量を備えたeGaN® FETsは、Si MOSFETを使うときに困難だった大幅な損失低減によってLLC共振コンバータに貢献します。EPC2053やEPC2024などのeGaN FETを採用した48 V入力、12 V出力の900 W、1 MHz動作の LLC DC-DCトランス（DCX）・コンバータがデモされ、電力密度1500 W / 立方インチ以上でピーク効率98.4％が得られています。

コンピュータや電気通信の市場の急速な拡大によって、中間バス・コンバータ向けに、これまで以上に小型、高効率、高電力密度のソリューションが求められています。LLC共振コンバータは、高電力密度と高効率のソリューションを提供するための優れた候補です。非常に小さいオン抵抗と寄生容量を備えた eGaN® FETは、Si MOSFETを使うときに困難だった大幅な損失低減によってLLC共振コンバータを高性能化します。EPC2053やEPC2023などのeGaN FETを採用した48 V入力、6 V出力の900 W、1 MHz動作の LLC DC-DCトランス（DCX）・コンバータがデモされ、比電力48 W / cm2（308 W / 平方インチ）、電力密度69 W / cm3（1133 W / 立方インチ）でピーク効率98.1％が得られています。