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車載品質規格AECを超えたGaN信頼性テストで自動車用Lidarアプリケーション向けの丈夫さを証明

車載品質規格AECを超えたGaN信頼性テストで自動車用Lidarアプリケーション向けの丈夫さを証明

窒化ガリウム(GaN)のパワー・デバイスは2010年3月から量産されており、優れたフィールド信頼性の記録を樹立しています。GaNパワー・デバイスを大量に使う自動車アプリケーションは、自動運転車向けLidar(光による検出と距離の測定)です。Lidar技術は、車両の周囲に関する情報を提供するため、安全性と性能を確保するには高い精度と信頼性が必要です。この記事では、Lidarの特定のユース・ケースに対する車載用電子部品信頼性の標準化団体であるAECの認定要件を超えてeGaNデバイスをテストするために、Efficient Power Conversion(EPC)が開発した新しいテスト・メカニズムについて説明します。

ベルギーのeeNews Europe誌
2020年7月30日
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GaNとSiCのための信頼性の向上

GaNとSiCのための信頼性の向上

これらのチップが根付いている理由と、まだ対処する必要があるもの。窒化ガリウム(GaN)や炭化ケイ素(SiC)のパワー・デバイスのサプライヤは、いくつかの新しい印象的な仕様で製品の次の波を広げています。しかし、これらのデバイスがシステムに組み込まれる前に、それらが信頼できることを証明する必要があります。

米Semiconductor Engineering
2020年6月
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Efficient Power Conversion(EPC)、窒化ガリウム・デバイスを故障するまでテストし、シリコンのパワーMOSFETに匹敵する耐久性を実証:第11弾の信頼性レポートを発行

Efficient Power Conversion(EPC)、窒化ガリウム・デバイスを故障するまでテストし、シリコンのパワーMOSFETに匹敵する耐久性を実証:第11弾の信頼性レポートを発行

EPCの信頼性レポートのフェーズ11が、これまでの10件のレポートで公開された知識ベースに追加されます。このレポートによって、EPCは、1230億デバイス時間の実地経験と、シリコンのパワー・デバイスに匹敵する耐久性を実証しています。

エフィシエント・パワー・コンバージョン社(EPC:Efficient Power Conversion Corporation、本社:カリフォルニア州エルセグンド)は4月2日、信頼性レポートのフェーズ11を発表しました。このレポートで、驚くべきフィールド信頼性記録を実現するために採用した戦略を文書化しています。この戦略は、自動運転車用Lidar(光による検出と距離の測定)LTE基地局、車両のヘッドランプ、衛星など、要求の厳しいアプリケーションに対応するより丈夫な製品を製作するために、さまざまな条件下で、デバイスを故障するまで強制的にテストすることに基づいています。

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GaNデバイスの故障テスト

GaNデバイスの故障テスト

窒化ガリウム(GaN)のパワー・デバイスは、2010年3月から量産され、フィールドでの信頼性が優れています。この記事では、部品を故障点までテストすることによって、データシートの制限間のマージン量を理解する方法を詳しく説明しますが、さらに重要なことは、固有の故障メカニズムを理解できることです。本質的な故障メカニズム、故障の根本原因、さまざまな時間、温度、電気的または機械的なストレスにわたるデバイスの動作、および製品の安全な動作寿命を知ることによって、動作条件のより一般的な組み合わせを決定できます。

米Power Systems Design
2020年3月3日
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パワーのアプリケーション向けGaNデバイスの品質認定と定量化

パワーのアプリケーション向けGaNデバイスの品質認定と定量化

あなたの新しい設計に窒化ガリウム(GaN)・デバイスを使ってもOKです。近年、GaNトランジスタは非常に人気が出てきました。このワイド・バンドギャップ・デバイスは、多くのパワーのアプリケーションでLDMOSトランジスタを置き換えています。例えば、GaNデバイスは、セルラー基地局、レーダー、衛星、その他の高周波アプリケーションで使われる新しいRFパワー・アンプに広く採用されています。一般に、より高い電圧に対応し、ミリ波(mmWave)帯内の周波数で動作する能力によって、ほとんどのアンプ構成で従来のRFパワー・トランジスタを置き換えることができます。

米Electronic Design誌
2019年11月
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Efficient Power Conversion(EPC)、10本目の信頼性レポートを公表、窒化ガリウム・デバイスに対する自動車用AEC-Q101認定を超えた試験を強調

Efficient Power Conversion(EPC)、10本目の信頼性レポートを公表、窒化ガリウム・デバイスに対する自動車用AEC-Q101認定を超えた試験を強調

EPCのフェーズ10信頼性レポートは、これまで9本のレポートで公開された拡大する知識ベースに追加されます。このレポートで、EPCは、3万個以上の部品で合計1800万時間以上のストレス試験を実施し、不具合がないことを示しました。何100万個もの部品を出荷しているにもかかわらず、2年以上にわたって現場での不具合はありませんでした。

エフィシエント・パワー・コンバージョン社(EPC:Efficient Power Conversion Corporation、本社:カリフォルニア州エルセグンド)は2019年2月26日、自動車品質のAEC-Q101認定の取得に成功した試験結果を文書化したフェーズ10信頼性レポートを発表しました。AEC-Q101では、パワーFETに対して最高レベルの信頼性規格を要求し、データシートにおいて不具合がないだけでなく、ストレス試験中のパラメータのドリフトが小さいことも要求します。注目すべきは、EPCのWLCSパッケージ(ウエハー・レベルのチップスケール・パッケージ)が従来のパッケージ部品用に作成されたすべての同じ試験規格に合格していることです。これは、チップスケール・パッケージの優れた性能が耐久性や信頼性を損なわないことを実証しています。

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なぜGaNに向かうのか?

なぜGaNに向かうのか?

GaN技術は、伝統的なシリコン技術に挑戦することができる地点まで成熟してきました。窒化ガリウム(GaN)・オン・シリコンの低耐圧パワー・デバイスは、2010年に製品化されて以来、多くの新しいアプリケーションを実現可能にしてきました。Lidar(光による検出と距離の測定)包絡線追跡ワイヤレス・パワーなどの新しい市場は、GaNの優れたスイッチング速度によって出現しました。これらの新しいアプリケーションは、強力なサプライチェーン、低い生産コスト、そして、ねたまれるほどの素晴らしい信頼性記録の確立に貢献してきました。これらすべてが、DC / DCコンバータ、AC / DCコンバータ、自動車などのアプリケーションにおける保守的な設計技術者に評価作業を始めさせるための十分な動機になっています。この記事では、この採用率の急速な拡大につながる要因を探ります。

米Electronics Weekly誌
2019年1月
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GaNオン・シリコンのパワー・デバイス:シリコン・ベースのパワーMOSFETを不要にする方法

GaNオン・シリコンのパワー・デバイス:シリコン・ベースのパワーMOSFETを不要にする方法

高効率な電力変換のために設計された窒化ガリウム(GaN)のパワー・トランジスタは、7年の間、生産されています。GaNの優れたスイッチング速度によって、光による検出と距離の測定、包絡線追跡、無線充電などの新しい市場が生まれました。これらの市場は、GaN製品が大量生産、低製造コスト、そして信頼性の評判を得ることを可能にしました。これらのすべてが、dc-dcコンバータ、ac-dcコンバータ、自動車などのアプリケーションにおいて、より保守的な設計技術者が評価プロセスを始めるために十分なインセンティブとなっています。そして、120億米ドル規模のシリコン・パワーMOSFET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)市場に転換するための残った障壁は何ですか? つまり、自信です。設計技術者、製造技術者、購買管理者、上級管理者がすべて、GaNが新しい技術を採用するリスクを相殺して余りある利点を提供すると確信する必要があります。サプライチェーンのリスク、コストのリスク、信頼性のリスクの3つの重要なリスク要因を見てみましょう。

IEEE Spectrum誌
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Efficient Power Conversion(EPC)、9番目の信頼性レポートを発表、GaN技術の何100万デバイス時間もの厳格なストレス・テスト後で不具合ゼロを達成

Efficient Power Conversion(EPC)、9番目の信頼性レポートを発表、GaN技術の何100万デバイス時間もの厳格なストレス・テスト後で不具合ゼロを達成

EPCのフェーズ9の信頼性レポートでは、GaNにストレスを加えたデバイス-時間の合計が900万を超えても不具合がゼロだったことを報告します。このレポートでは、基板レベルの熱機械的信頼性に焦点を当て、はんだ接合の完全性の予測モデルを初めて記述し、同等のパッケージに収めたデバイスを上回るウエハー・レベルのチップスケール・パッケージ(WLCSP)に収めたGaN技術の優れた信頼性を示しています。

エフィシエント・パワー・コンバージョン社(EPC:Efficient Power Conversion Corporation、本社:カリフォルニア州エルセグンド)は2017年4月12日、基板レベルの厳格な熱機械的信頼性テストの結果をまとめたェーズ9の信頼性レポートを発表しました。 このフェーズ9の信頼性レポートは、EPCの最初の8件のレポートにまとめられた知識ベースをさらに増やし、GaN技術の信頼性に関する情報を研究、学習、共有するという継続的なコミットメントを実証しています。

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eGaN技術の信頼性と故障の物理:ゲート電圧ストレスの信頼性

eGaN技術の信頼性と故障の物理:ゲート電圧ストレスの信頼性

このシリーズの前回の論文では、EPCの eGaNウエハー・レベルのチップスケール・パッケージの熱機械的信頼性を取り巻く故障の物理に焦点を当てました。電圧バイアス下での潜在的な故障モードの基本的な理解も重要です。この論文では、窒化ガリウム(GaN)電界効果トランジスタ(FET)のゲート電極に対する電圧バイアスに関連する故障の物理の概要を説明します。ここでは、ゲート制御電圧を指定された限界以上にして、eGaN FETが予想寿命にわたってどのように動作するかを調べる場合について検討します。

米Planet Analog
Chris Jakubiec
2016年11月29日
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eGaN技術の信頼性と故障の物理:はんだ接合部の歪み

eGaN技術の信頼性と故障の物理:はんだ接合部の歪み

このシリーズの最初の3回は、EPCのエンハンスメント・モード窒化ガリウム(eGaN)電界効果トランジスタ(FET)と集積回路(IC)のフィールド信頼性の実績とストレス・テストにおける品質を扱いました。文書にまとめられた優れたフィールド信頼性は、デバイスがアプリケーション内で遭遇するとみられる動作条件を網羅するストレス・テストを実施した結果です。同様に重要なのは、予想された動作条件(例えば、データシートのパラメータと安全動作領域)を超えてストレスが加えられたとき、eGaNデバイスにどのように不具合が起こるかの根本的な物理を理解することです。今回は、eGaNのウエハー・レベルのチップスケール・パッケージ(WLCSP)の熱機械的な信頼性を中心とする故障の物理学を深く掘り下げるものになります。

米Planet Analog誌
Chris Jakubiec
2016年9月7日
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何100万デバイス時間もの厳格なストレス・テスト後のGaN技術の信頼性を文書化

何100万デバイス時間もの厳格なストレス・テスト後のGaN技術の信頼性を文書化

EPCの信頼性レポートのフェーズ8は、合計800万GaNデバイス-時間を超えて不具合ゼロだったことをまとめたものです。このレポートは、EPCのデバイスが品質認定された製品として発表される前に実施されるストレス・テストを詳細に調べたもので、故障の物理を分析しています。

Bodo’s Power Systems誌
2016年9月1日
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タグ: 信頼性

Efficient Power Conversion(EPC)、GaN技術の信頼性をまとめた信頼性レポートを公開、何100万デバイス時間もの厳格なストレス・テストによる評価結果

Efficient Power Conversion(EPC)、GaN技術の信頼性をまとめた信頼性レポートを公開、何100万デバイス時間もの厳格なストレス・テストによる評価結果

EPCの信頼性レポートのフェーズ8は、GaNデバイスが合計800万デバイス-時間以上で故障ゼロだったという報告です。このレポートでは、品質認定された製品として製品化される前に、EPCのデバイスに実施されたストレス・テストを詳細に評価し、故障の物理を分析しています。

エフィシエント・パワー・コンバージョン社(EPC:Efficient Power Conversion Corporation)は2016年8月1日、製品の品質を認定する前に、eGaN FETと集積回路に実施されたJEDEC(半導体技術協会)規格に基づく厳格な品質認定ストレス・テストの結果を示すフェーズ8の信頼性レポートを公表しました。

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GaNパワー・デバイスの採用で新機軸、PCIM Europeのポディウム・セッションで

GaNパワー・デバイスの採用で新機軸、PCIM Europeのポディウム・セッションで

先行している代表的なGaNパワー・メーカー(EPC社、米トランスフォーム社、カナダGaN Systems社、独インフィニオン社、米Navitas社)は、主流の量産アプリケーションに技術を移行させるときに重要な開発の詳細を発表しました。この5社の講演で発表された情報に基づいて、GaNパワー・デバイスの採用が劇的に拡大すると期待される3つの大きな理由があります。

Bodo’s Power Systems誌
2016年6月1日
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eGaN技術の信頼性と故障の物理:eGaNのフィールド信頼性を試験

eGaN技術の信頼性と故障の物理:eGaNのフィールド信頼性を試験

Efficient Power Conversion(EPC)社のエンハンスメント・モード窒化ガリウム(eGaN®)のFETと集積回路(IC)は、LiDAR(光による検出と距離の測定)、無線充電、DC-DC変換、RF基地局の送信、衛星システム、オーディオ・アンプなどの多くの最終ユーザーのアプリケーションへの道筋を見つけています。

フィールドの信頼性は、顧客のアプリケーションに採用されているeGaN® FETとICの品質レベルを裏付ける究極の評価基準です。最初の採用については、量産出荷の6年間、および全体で170億デバイス時間以上の記録を含めて、eGaN FETのフィールド信頼性の概要を公表しました。その後の計算された故障件数(FIT:109時間の故障数)が約0.24 FITだったことは、これまでの優れたフィールド信頼性特性を示しています。

米Plant Analog誌
Chris Jakubiec
2016年5月1日
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Efficient Power Conversion(EPC)、非常に低い故障率で170億フィールド-デバイス時間以上をまとめた信頼性レポートを公表

Efficient Power Conversion(EPC)、非常に低い故障率で170億フィールド-デバイス時間以上をまとめた信頼性レポートを公表

EPC社のフェーズ7の信頼性レポートは、eGaN®FETが確かな信頼性を備えており、従来のシリコン・デバイスを置き換える信頼できるソリューションであることを示しています。

エフィシエント・パワー・コンバージョン社(EPC:Efficient Power Conversion Corporation、本社:カリフォルニア州エルセグンド)は2016年3月14日、合計170億フィールド-デバイス時間以上での分布を示し、ストレス下で700万等価デバイス-時間以上のテスト・データの詳細をまとめたフェーズ7の信頼性レポートを発表しました。ストレス・テストには、断続動作寿命(IOL:intermittent operating life)、初期寿命故障率(ELFR:early life failure rate)、 バイアスを加えた湿気、温度サイクル、静電気放電などが含まれています。この研究では、フィールドに存在する製品に対して、複合FIT率は0.24であり、この値は、現在までのEPC社の現場でのすべての評価と一貫性があり、eGaN FETは、商用の電源スイッチング用途向けに、成熟したシリコンを補完する準備ができていることを実証しています。

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eGaN技術の信頼性と故障の物理学

eGaN技術の信頼性と故障の物理学

このシリーズは、eGaN®技術の信頼性が確認されたさまざまな方法や、故障の物理学の理解からモデルを開発する方法を調べて、ほぼすべての動作条件の下で故障率を予測する助けにすることです。この最初のパートと次のパートで、自動車のヘッドライトから、医療システムや4G/ LTEの通信システムまで、さまざまな用途で使うGaNトランジスタの過去6年間の現場経験を見ていきます。各パートの失敗談は、学習した貴重な教訓を導き出します。

米Planet Analog誌
Chris Jakubiec、Robert Strittmatter博士、Alex Lidow博士
2016年3月1日
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分類: 記事

eGaN FETの安全動作領域

この記事では、eGaN FETの高い電子密度と非常に低い温度係数が、今日の高性能アプリケーションに必要とされるパワーMOSFETを超える主な優位性となることを示します。高電子密度が優れたオン抵抗RDS(ON)につながり、正の温度係数がチップ内のホット・スポットの発生を抑制し、この結果、優れた安全動作領域(SOA)特性が得られます。

By Yanping Ma博士、EPC社、品質部門のディレクタ
Bodo's Power Systems誌

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Efficient Power Conversion(EPC)、eGaN FETが優れた安全動作領域機能を実現したと発表

eGaN FETは、全動作範囲にわたって正の温度係数を示し、シリコンMOSFETの性能限界を超えます。

エフィシエント・パワー・コンバージョン社(EPC:Efficient Power Conversion Corporation)は2012年9月3日、eGaN FETの製品ライン全体で安全動作領域(SOA)データを公開したと発表しました。事実上、全動作範囲にわたって正の温度係数なので、平均デバイス温度によってのみ制限された正方形のSOAが得られます。

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