EPC技術記事

GaN世代の電力変換用パワー・パッケージング

2010年3月にGaNオン・シリコンのエンハンスメント・モード・パワー・トランジスタが発売されて以来、シリコン・ベースのパワーMOSFETの採用と置き換えに向けて、ゆっくりですが単調なシフトがありました。最初の採用は、Lidar(光による検出と距離の測定)、ハイエンドのオーディオ・アンプ、ロボット、車両のヘッドランプ、高性能DC-DCコンバータなどのアプリケーションのリスクを冒す先見の明のある人々によってもたらされました。電力変換用のGaNの拡大が初期の採用者たちを以外にも広がるためには、WLCP(ウエハー・レベルのチップスケール・パッケージ)よりも使いやすい形を開発する必要がありました。ただし、この形にするためには、小型、低オン抵抗RDS(on)、高速、優れた熱伝導率、および低コストという重要な属性を維持する必要がありました。言い換えれば、最良のパッケージは、技術的に可能な最小容量のパッケージということになります。PQFNを入力してください・・・

独Bodo’s Power Systems
2023年3月
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科学プロジェクトから主流の電力導体へのGaNの進化

電力変換技術は、バイポーラからMOSへの移行以来、最初の地殻変動を経験しています。もちろん、その変化は、ワイド・バンドギャップのパワー・デバイスの急速な普及によるものです。現時点では、GaNは単なる特殊技術ではありません;これは、数10億米ドル規模の市場である30 Vから650 Vまでの範囲の用途において、シリコンMOSFETの広範な代替品です。

米Power Electronics News誌
2022年12月
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神話を払拭する:eGaN FET用のバイポーラ・ゲート駆動が必要だと言う人がいても、それを信じてはいけません

GaNデバイスは、過去15年間で、初期の研究開発段階から主流の設計に移行しました。残念ながら、これらの初期段階のバイポーラ駆動回路の開発、または行き止まりの技術分岐からの多くの誤解が残っています。最も有害なものの1つは、バイポーラ駆動の話題です。実際には、ユニポーラ駆動がeGaN® FETを駆動する最良の方法です。

英オンライン・ニュースPower Electronics Tips
2022年10月
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GaN対シリコンのつばぜり合い

新しい技術が採用の転換点を過ぎたことを知る1つの方法は、現状を支持する声によるものです。より保守的な声は、転換点で発生する急速な軌道修正を考えると、新しい設計の不十分な決定につながる可能性がある古い情報を引用する傾向があります。GaNパワー・デバイスの世界では、過去2年間に転換点が発生し、新しいGaNベースの設計の割合が前年比で2倍になり、従来のMOSFET設計は、微調整されたために重大な供給不足、柔軟性の低いサプライ・チェーンに直面し始めました。一方、GaNデバイスは、古いシリコン・ファウンドリーを利用した比較的新しく柔軟なサプライ・チェーンのため、ほとんどの主要な販売代理店に在庫がありますが、これらのファウンドリーに新しく活気のある未来をもたらします。この記事では、記事や会議でまだ見られる一般的な誤解のいくつかに対処します。これらは通常、現状の支持者によって提示されています。

独Bodo’s Power Systems
2022年5月
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パワー・システムにおけるGaN採用への障害

この記事では、一部のユーザーが古いシリコン・ベースのパワーMOSFETの置き換え技術であることが明らかなものを採用する速度が遅い最も一般的な理由について説明します。詳細な統計に立ち入ることなく、頻度順に理由のリストが導き出されます。このリストは、一部のアプリケーションが他のアプリケーションよりもGaNの特定の特性に重点を置くという理解に基づいています。ここでの説明は、定格電力400 V未満のデバイスに限定されています。これは、Efficient Power Conversion(EPC)のFETとICの各製品のアプリケーションの焦点になっているためです。

米Power Systems Design誌
2022年3月
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CES 2022:次の未来のためのGaN技術

2021年は、世界がGaNへの扉を開くことを決めた過渡期の年でした。CES週間中の米Power Electronics News誌とのインタビューで、GaN業界のエキスパートたちは、GaNが今、シリコンよりも優れていることを確認しました。

米Power Electronics News誌
2022年1月
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より小型、より軽量、より滑らかなモーター駆動向けGaNデバイス

今日、ブラシレスDC(BLDC)モーターとしても知られる永久磁石モーターは、広く使われており、他のモーターと比べて、1立方インチ当たりのトルク能力が高く、動力が大きくなっています。これまで、シリコン・ベースのパワー・デバイスがインバータの電子機器で支配的でしたが、今日、それらの性能は理論上の限界に近づいてきています。そこで、より高い電力密度の必要性が高まっています。窒化ガリウム(GaN)のトランジスタとICは、これらのニーズを満たすための最高の特性を備えています。

米Power Systems Design誌
2021年11月
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FETのまとめ:eGaN FET、次世代SiC FET、「RibbonFET」が登場

今月は、FETの分野が賑わいました。従来のシリコン・トランジスタとは興味深い点で異なるEPC、米UnitedSiC、米インテルのFETです。

米ニュース・サイトAll About Circuits
2021年10月
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超薄型コンピューティング用途向けの48 Vの超薄型、高電力密度DC-DCコンバータの電力と磁気の設計課題への対応

過去10年間で、コンピュータ、ディスプレイ、スマートフォン、その他の民生用電子機器の各システムは、より薄くなり、さらに強力になりました。この結果、市場は、より高い電力密度を備えたより薄い電源ソリューションに対する需要を増やし続けています。この記事では、定格250 Wの超薄型48 V入力、20 V出力に対して、さまざまな非絶縁型DC-DC降圧構成を採用することの実現可能性を検証します。さまざまな非絶縁型構成の長所と短所、および回路構成がコンバータの損失の大部分を占める2つの部品であるパワー・トランジスタと磁気部品、特にコイルの選択に、どのように影響するかを検証します。この記事では、コイルの損失、コイルのサイズ、およびEMI(電磁干渉)雑音への影響を含む設計のトレードオフを決める要因の調査など、これらの用途向けの薄いコイルを設計するときの課題の詳細な分析も行います。この作業では、超薄型のマルチレベル・コンバータ構成を選択し、構築し、テストしました。このコンバータから得られた実験結果は、98%を超えるピーク効率をもたらす動作設定と部品選択をさらに洗練するために使いました。

Michael de Rooij、 EPC
Quentin Laidebeur、独ウルト・エレクトロニクス

IEEE Power Electronics Magazine誌
2021年9月
(申し込みが必要です)
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モーターが、GaNによって、より小型、より高速、より高精度になる理由

Bodo Arlt氏は、EPCのCEO(最高経営責任者)で共同創立者であるAlex Lidowにインタビューし、GaNの採用とアプリケーションの増加に伴い、この進化する技術の次の大きな市場であると彼が信じていることについて話し合う機会を得ました。

独Bodo’s Power Systems
2021年9月
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独Bodo’s Power Systemsのワイド・バンドギャップ・エキスパート・トーク:GaNセッション

独Bodo’s Power Systemsが主催するGaN業界のエキスパートとのラウンド・テーブル。以下のゲストが参加します:

  1. Alex Lidow(アレックス・リドウ)、Efficient Power ConversionのCEOで共同創立者
  2. Doug Bailey、米パワー・インテグレーションズのマーケティング・アンド・アプリケーション・エンジニアリング部門バイス・プレジデント
  3. Dilder Chowdhury、オランダNexperiaのストラテジック・マーケティング、パワーGaN技術部門ディレクタ
  4. Tom Ribarich、アイルランドNavitas Semiconductorのストラテジック・マーケティング部門シニア・ディレクタ

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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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 HEMTは、主要な成長用途でMOSFETよりも優れています

シリコン・パワーMOSFETは、効率、電力密度、小型形状などの要素がコミュニティの主な要求であるパワー・エレクトロニクス業界の革新的な変化に対応できていません。シリコンMOSFETは、パワー・エレクトロニクスの理論上の限界に達しており、基板スペースが限られているため、パワー・システムの設計者は代替品を必要としています。窒化ガリウム(GaN)は、高電子移動度トランジスタ(HEMT)半導体であり、新たに出現したアプリケーションに真の付加価値を提供しています。

米EETimes誌
2020年8月
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GaNがシリコンを引退に追い込む

人生の現実と同じように、高齢者がより若い人たちの中心ステージを去るときのように、シリコンがお辞儀をします。古くて信頼性の高いシリコンは徐々に引退し、窒化ガリウム(GaN)の登場と採用によって引き継がれてきています。40年以上にわたって、パワーMOSFETの構造、技術、および回路構成の革新が増大する電力ニーズに対応していたため、パワー・マネージメント(電源管理)の効率とコストは着実に改善されてきました。しかし、新しいミレニアムでは、シリコンのパワーMOSFETが理論上の限界に近づくにつれて、改善率は劇的に鈍化しました。同時に、新しい材料であるGaNは、老朽化したシリコンMOSFETの6000倍、現在市場に出ている最高のGaN製品の300倍という理論的な性能限界に向けて着実にその旅を続けて進化しています。

米オンライン・ニュースEEWeb
2020年7月16日
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D級オーディオ、窒化ガリウム対シリコン:バーチャル・ラウンドテーブル(パート2/2)

D級オーディオに関する米オンライン・ニュースEEWorldの「バーチャル・ラウンドテーブル」のこのパート2では、パネリストが窒化ガリウム(GaN)の出現がD級の設計に及ぼす影響について詳しく説明します:シリコン・デバイスはまだ支配的なところはどこですか? D級アンプでGaNを使うことの性能上の利点は何ですか? D級アンプにおいて、GaNとシリコンの予想される将来のトレンドは何ですか? このバーチャル・ラウンドテーブルの参加者は、米アナログ・デバイセズのオーディオ・システム・アーキテクトJoshua LeMaire(JL)、Efficient Power Conversion のストラテジック・テクニカル・セールス部門バイス・プレジデントSteve Colino(SC)、独インフィニオン テクノロジーズのD級オーディオのアプリケーション・エンジニアリングの責任者Jens Tybo Jensen(JTJ)です。

米オンライン・ニュースEEWorld Online
2020年7月
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GaNと48 V:どこに行くのか、どこに行こうとしているのか?

3年前、中耐圧のeGaN FETの製造コストは、同等の定格のパワーMOSFETのコストを下回りました。当時、EPCはeGaN FETの性能とコスト上の利点を利用して、入力または出力の電圧が約48 Vのアプリケーションを積極的に追求することにしました。具体的には、自動車やコンピュータのアプリケーションでは、パワー・システムにおいて、48 V変換が新しいアーキテクチャ、新しい標準になりつつあります。

米Power Systems Design誌
2020年3月31日
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電力用途向けGaNトランジスタ

シリコン・パワーMOSFETは、効率、電力密度、小型形状などの要素がコミュニティの主な要求であるパワー・エレクトロニクス業界の革新的な変化に対応できていません。パワー・エレクトロニクス業界は、シリコンMOSFETの理論的限界に達しているとみており、今、新しい要素に移行する必要があります。窒化ガリウムGaNは、移動度の高いHEMT(高電子移動度トランジスタ)であり、新しい用途に見合った真の付加価値を提供します。

米Power Electronics News誌
2020年3月25日
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