GaNの話

この記事は元々、米EE Times誌に掲載されました。

パワーMOSFET市場は規模が大きく、確固たる地位を築いており、2027年までに約140億ドル規模に達すると予想されています。この市場は一般的に、40 V以下、40～200 V、600 V以上の3つの電圧範囲に分けられます。200 V以下の領域が市場全体の約75%を占めています。この領域には、AI（人口知能）サーバー、48 Vのパワー・コンバータ、ロボット、自律型機械など、Efficient Power Conversion（EPC）のターゲット用途の大部分が集中しており、GaN技術の採用にとって重要な戦場となっています。GaN技術は、高効率、高電力密度、システム設計の単純化に注力することで、現代の電力変換システムにおけるシリコンの実現可能な代替品として確固たる地位を築きつつあります。

効率、サイズ、信頼性が最重要視され、絶えず進化を続けるパワー・エレクトロニクスの世界において、EPCは、最新のイノベーションであるEPC2366で新たなベンチマークを確立しました。この耐圧40 VのGaN FETは、面積3.3 mm×2.6 mmの超小型QFNパッケージに収められており、最先端のパワー半導体技術の好例となっています。

Efficient Power Conversion（EPC）の共同創立者でCEO（最高経営責任者）のAlex Lidow（アレックス・リドウ）は、台湾MakerPROTW誌の特別編集委員のJudith Cheng氏とのインタビューで、現在量産中の第7世代窒化ガリウム（GaN）技術と、従来はシリコンMOSFETが主流だった低電圧用途への影響について説明しました。40 V出力のEPC2366などのデバイスがすでに量産されていることによって、EPCは、GaNを40 V以下の主流の用途の選択肢として位置付けています ―― この市場は、GaNが最初に普及した100 V分野よりも大きい市場です。

Michael A. de RooijとAlejandro .P. Pozo

モナコで開催された独Bodo’s Power SystemsのWide Band Gap Forumにおいて、EPCの共同創立者でCEO（最高経営責任者）のAlex Lidow（アレックス・リドウ）は、GaNに関する議論の方向性を決定づけ、パワー半導体における50年の経験に基づいて、窒化ガリウム（GaN）の大きな利点を強調しました。米テキサス・インスツルメンツ、米Navitas Semiconductor、独インフィニオン・テクノロジーズ、東芝、独フォルクスワーゲン、三菱電機の専門家らと共に講演し、AI（人工知能）データセンターや人型ロボットから自動運転車やLidar（光による検出と距離の測定）に至るまで、低電圧・高周波システムにとってGaNが優れた選択肢であると位置付けました。高電圧分野ではSiCが依然として主流ですが、GaNがすでに負荷点（POL：Point-of-Load）電源をはじめとするさまざまな分野を変革しつつある費用対効果の高い技術であると強調しました。

人型ロボットが人間の動きを精密かつ機敏に再現するようになるにつれて、技術者は小型で高効率、かつ応答性に優れたモーター駆動装置への需要の高まりに直面しています。リファレンス・デザインのEPC91120は、GaN集積化によってインバータ回路をロボットの関節に直接組み込むことで、軽量化、効率向上、そして動作制御の強化を実現する方法を示しています。

サーバーやデータセンターの事業者が、より高い効率と電力密度を求めるにつれ、電源設計者は、窒化ガリウム（GaN）技術に、ますます注目するようになっています。GaNは、スイッチング速度が速く、損失が少なく、デバイスの実装面積が小さいため、シリコンでは実現不可能なシステム・アーキテクチャを実現できます。

人工知能（AI）、ロボット、そして宇宙システムが、パワー・エレクトロニクスの可能性を再定義する中、窒化ガリウム（GaN）技術は変革を牽引し続けています。英Electronic Product Design & Test（EPDT）誌との最近のインタビューで、EPCのCEO（最高経営責任者）で共同創立者であるDr. Alex Lidow（アレックス・リドウ）は、GaNが半導体業界をどのように変革しているのか、そして急速に進化するこの技術の今後について、自身の見解を語りました。

データセンターやロボットから自動車や民生用電子機器に至るまで、窒化ガリウム（GaN）の採用が加速するにつれて、パッケージは、ますます重要な役割を担うようになっています。EPCの放熱特性に優れたパワー・クワッド・フラット・ノーリード（PQFN）のパッケージは、技術者が求める性能と密度を提供しますが、実際のシステムにおける成功は1つ、つまり、信頼性の高いアセンブリにかかっています。

30 V～140 Vの広い入力範囲を備えたモーター駆動用インバータのリファレンス・デザインは、80 V、110 Vなどのバッテリー・システムに適しています。用途の例には、産業自動化システム、農業機械、フォークリフトなどの資材搬送機器などがあります。このブログでは、使用するGaN FETの性能を最適化するために開発したプリント回路基板のレイアウトに重点を置いて、これらのシステム向けの既製のリファレンス・デザインの設計について説明します。