EPC技術記事

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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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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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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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

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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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

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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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

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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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

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

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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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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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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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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How2 Understand eGaN Transistor Reliability

Efficient Power Conversion’s (EPC) enhancement-mode gallium-nitride (eGaN) power transistors, although similar to standard power MOSFETs, deliver performance unattainable by silicon-based devices.

Yanping Ma, PhD, Efficient Power Conversion, El Segundo, Calif.
How2Power
October, 2010

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