EPC技術記事

製品のまとめ:GaNパワー半導体が牽引力を獲得

(Image: Yole)

GaNパワー半導体のメーカーは、パワー・エレクトロニクス機器の展示会PCIM Europeで、100 V~650 Vのデバイスの最新製品を展示しました。PCIM Europeでは、窒化ガリウム(GaN)や炭化ケイ素(SiC)などのワイド・バンドギャップ(WGG)半導体の利点と使用例についていくつかのプレゼンテーションを実施しました。EPC、米GaN Systems、独インフィニオン テクノロジーズ、オランダのNexperia、スイスのSTマイクロエレクトロニクスなどのメーカーは、今週、GaNパワー半導体のいくつかの新しいファミリーを発表しました。

米オンライン・ニュースElectronic Products
2021年5月
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極端なGaN:eGaN FETがデータシートの制限をはるかに超える電圧レベルと電流レベルに曝されたときに何が起こるか

最近、Efficient Power Conversion(EPC)は、eGaN® FETをデータシートの制限を超える一連のテストを実施し、さまざまな過大ストレス電圧と過大ストレス電流の影響を定量化しました。この結果はここで初めて公開されます。

独Bodo’s Power Systemss
2021年5月
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GaN FETの使用は、シリコンFETの使用と同じくらい簡単です:48 Vシステムの例

この記事では、BOM(部品表)の部品点数が少なく、設計者がシリコンFETを使うときと同じ簡単な方法で同期整流型バック(降圧型)・コンバータを設計できるようにし、48 Vのパワー・システムで優れた性能を実現できるGaN FET互換のアナログ・コントローラを紹介します。

米Power Electronics News誌
2021年4月
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バッテリー駆動のモーター駆動用途向けGaNのePower Stage ICベースのインバータ

GaNトランジスタとICは、入力フィルタの電解コンデンサを排除できるので、モーター駆動用途の電力密度を高めることができます。GaNの優れたスイッチング動作は、デッドタイムを取り除き、不整合な正弦波の電圧波形と電流波形が供給されても、よりスムーズで静かな動作を実現することに役立ちます。

独Bodo’s Power Systems
2021年4月
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窒化ガリウム(GaN)集積回路による電力変換の再定義

GaN技術は急速に発展しており、新世代のより高効率、より小型、より低コストの集積回路のプラットフォームとなる新世代のディスクリート・デバイスが頻繁に製品化されています。GaN集積回路は、製品をより小さく、より速く、より高効率にし、設計を容易にします。

米Power Systems Design誌
2021年3月(36ページ)
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GaN集積回路が電力変換をどのように再定義しているか

窒化ガリウム(GaN)のパワー・デバイスは、10年以上生産されており、性能とコストの改善だけでなく、GaN技術が電力変換市場に影響を与える最も重要なことは、同じ基板上に複数のデバイスを集積できる固有の属性にあります。これによって、モノリシック電源システムを単一チップ上において、より簡単、より高効率、かつ、より費用対効果の高い方法で設計できるようになります。

米Power Electronics News誌
2021年1月
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レーザー・ドライバICは、Lidarアプリケーションの採用に拍車をかけるかもしれません

レーザー・ドライバIC製品の新しいファミリーによって、幅広いエンド・ユーザー・アプリケーションで、ToFソリューションの採用が加速され、普及が促進されます。

米オンライン・ニュースHow2Power
2021年3月
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チップスケールeGaNデバイスの熱機械的応力の最小化

エンハンスメント・モード窒化ガリウム(eGaN)FETは、フィールドでの実際の動作、またはAECやJEDECの規格に従ってテストしたとき、優れた熱機械的信頼性を示しています。これは、「パッケージ」の本質的な単純さ、すなわち、ワイヤー・ボンド、異種材料、成形材料を使っていないからです。最近、寿命予測を実験的に求めるために、アンダーフィル製品の広範な調査が実施されました。このセクションの最後にある有限要素解析では、実験結果を説明し、主要な材料特性に基づいてアンダーフィルを選択するためのガイドラインを提示します。

独Bodo’s Power Systems
2021年3月
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GaNはモーター駆動用途に革命をもたらしています

米オンライン・ニュースサイトHow2Powerの先月のSafety&Complianceコラム「WBG Semiconductorsでは、モーター駆動用途で安全性とEMI(電磁干渉)雑音の課題を提起します」 [1] において、Kevin Parmenter氏は、モーター駆動用途の大市場におけるパワー半導体であるSiC、および、それほど広まってはいませんがGaNの利用の難しさについていくつかの主張をしました。この解説は、そのコラムへの回答であり、GaNが低電圧の統合されたモーターにおいて、ゲームを変えるものになる可能性があることを示しています。

米オンライン・ニュースサイトHow2Power
2021年2月
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高密度サーバー向けGaN

窒化ガリウム(GaN)デバイスは、小さな形状で高性能を提供し、効率を高め、48 Vの電力変換用途のシステム・コストを削減します。それらは、高密度コンピューティングや多くの新しい自動車用パワー・システムの設計に大量に採用されています。

英Electronic Specifier誌
2021年2月
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チップスケールGaNデバイスの熱管理

この記事では、特にチップスケール・パッケージ(CSP)において、電力密度の増加によって熱管理が引き起こす課題について説明します。ただし、見過ごされがちなのは、CSPのeGaN®のパワーFETと集積回路は、ヒートシンクを取り付けるという簡単な方法で標準的なプリント回路基板に実装すると、優れた熱特性が得られることです。シミュレーションは、実験的検証によってサポートされており、さまざまなパラメータと熱流経路の影響を調べて、性能対コストの設計に関するガイダンスを提供します。

独Bodo’s Power Systems
2021年2月
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48 V革命:超薄型ノート・パソコン向けのGaN+デジタル制御の理由

この記事では、GaNベースのソリューションとデジタル制御を組み合わせることで、超薄型ノート・パソコンやハイエンドのゲーム・システムなど、高密度コンピューティングのアプリケーションの効率を高め、サイズを縮小し、システム・コストを削減する方法について説明します。コンピュータ、ディスプレイ、スマートフォン、および、その他の民生用電子機器システムが過去10年間で、より薄く、より大電力になるにつれて、限られたスペースからより大きな電力を引き出すと同時に、より薄いソリューションという課題に対処する必要性が高まっています。この課題に対処するために、ノート・パソコンまたは超薄型ディスプレイ内に収まるように設計された超薄型の48 V入力、20V出力の電源ソリューション向けのさまざまな非絶縁型DC-DC降圧構成の比較優位を調べます。

米Power Electronics News誌
2021年1月
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GaNトランジスタ回路のレイアウトに関する考察

窒化ガリウム(GaN)・トランジスタは、10年以上にわたって大量生産されています。利用可能になった最初の数年間、この新しいデバイスの高速スイッチング速度(由緒あるSi MOSFETの最大10倍)が、GaN FETを採用する主な理由でした。MOSFETで正規化されたGaNデバイスの価格設定が、さまざまな電圧定格と電力処理能力を備えた広範なデバイスの製品化と相まって、コンピュータ用DC-DCコンバータや、ロボット、電動自転車、電動キック・スクータのモーター駆動などの主流のアプリケーションではるかに広く受け入れられるようになりました。初期の採用者から得られた経験は、GaNの世界へのその後の採用者がより早く生産に入る道を示しました。この記事は、パワー・システムの設計者が最小のコストでGaNベースの設計を最大限に活用するために役立つ3つのトピックについて説明する一連の記事の最初の記事です。3つのトピックは次のとおりです。(1)レイアウトの考察。(2)電力処理能力を最大化するための熱設計。(3)EMI(電磁干渉)雑音の最小コストの低減技術。

独Bodo’s Power Systems
2021年1月
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GaNオン・シリコンのパワー・トランジスタ固有の故障メカニズム

半導体の標準的な品質認定テストでは通常、データシートに指定されている制限、またはその近くで、デバイスに長期間または特定のサイクル数のストレスを加えます。品質認定テストの目標は、テストされた部品の大規模なグループの故障をゼロにすることです。部品を故障する所までテストすることによって、データシートの限界間のマージン量を理解することができますが、さらに重要なことは、半導体の固有の故障メカニズムを理解し、見るつけることができることです。

米IEEE Power Electronics Magazine誌
2020年12月
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自動車用Lidarに対するAECを超えたGaN信頼性試験

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、自動運転車用Lidar(光による検出と距離の測定)です。Lidar技術は、クルマ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ために、高い精度と信頼性が要求されます。この記事では、Lidarの特定の使用例について、AEC(Automotive Electronics Council)の品質認定要件を超えてeGaNデバイスをテストするために、EPCによって開発された新しいテスト・メカニズムについて説明します。

米Power Systems Design誌
2020年12月
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宇宙用途のGaN

窒化ガリウム・パワー・デバイス技術は、これまでに達成できなかったより高い周波数、より高い効率、およびより高い電力密度で動作する宇宙での新世代のパワー・コンバータを可能にします。GaNパワー・デバイスは、デバイスの設計によって、シリコンMOSFETと比べて優れた放射線耐性が得られる可能性があります。

英Power Electronics Europe誌
2020年12月
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GaNによる電力変換

GaN技術は、大幅に改善されており、MOSFETの置き換えに最適なコストに達しました。2017年以降、48 V入力のDC-DCコンバータでのGaNの採用率は、市場で重要な暗示的な意味合いを帯び始めました。マルチフェーズやマルチレベルのバック(降圧型)などのさまざまな回路構成が、IT市場や自動車市場のエネルギー需要に応えるためのより高効率な新しいソリューションを提供しています。

米Power Electronics News誌
2020年11月
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間接飛行時間ToF型レーザー・ドライバ向けの統合ゲート・ドライバを備えたGaNのePower™超高速スイッチ

窒化ガリウムFETは、パワー・エレクトロニクスの多くのアプリケーションで牽引力となり続けていますが、GaN技術はまだ、ライフ・サイクルの初期段階にあります。FETの基本的な性能指数FOM(figure of merit)を改善する余地はたくさんありますが、さらに有望な手段はGaNパワーICの開発です。

独Bodo’s Power Systems
2020年11月
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2020年にフォローすべき自動運転車に影響する25の要因

人工知能の究極の目的は、機械が自律的に動作する能力を備えることです。今後10年間で、指数関数的に成長すると予測されているそのような分野の1つは、自動運転車です。人口知能と、エレクトロニクスやコンピュータの技術の急速な進歩が相まって、無人運転という言葉が、まもなくこの道を引き継ぐでしょう。

米AI Time Journal誌
2020年10月
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GaNが浮上:GaNオン・シリコンの集積回路で電力変換を再定義へ

シリコン・ベースであろうと、GaNオン・シリコンであろうと、ディスクリート・パワー・トランジスタは最終章に入っています。GaNオン・シリコンの集積回路は、大幅にコストを低減し、必要な作業を減らし、より小さな実装面積で、より高い性能を提供します。この記事では、GaNの浮上が電力変換をどのように再定義しているかについて詳しく説明します。

独Bodo’s Power Systems
2020年10月
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