半導体関連製品のユーザーに近い現場にいるエンジニアに、業界で話題の技術トレンドについて、それぞれの立場からの肌感覚や見解を披露して頂くテクノ大喜利のスピンオフ企画。題して、「テクノ大喜利 in the field」。今回は、「パワー半導体の主役はどの材料か」をテーマにして、6社のエンジニアに、同じ3つの質問を聞いている。
お答えいただいたのは、2015年5月20日～22日に掛けて幕張メッセで開催された「TECHNO-FRONTIER 2015」に出展した企業のブースで、来場者に自社の製品を解説していたエンジニア。ただし、各回答は、あくまでも回答していただいた解説員の方個人の見解であり、所属企業全体の総意ではないことを、あらかじめお断りしておきたい。
オン・セミコンダクター
ON Semiconductor社は、近年、エネルギー効率の改善に寄与する製品の展開に注力している。Siデバイスは、IGBTやJFET、MOS FETなどさまざまな形態のデバイスを開発・製造している。GaNデバイスに関しては、Transphorm社から素子の提供を受け、両社共同のブランドで販売している。TECHNO-FRONTIERでは、600V耐圧のGaNデバイスを搭載した240Wリファレンスデザインキットなどを展示していた。
【質問１】現時点で想定しているパワーデバイスでのSi、SiC、GaNの使い分け
【回答】電力効率を重視するユーザーがGaNを選ぶ
【質問２】SiCやGaNなど化合物半導体系でないと実現不可能な応用は何か
【回答】GaNは電源を継続的に小型化し続けること
【質問３】棲み分けは続くか、それともいずれかの材料に収束するか
【回答】棲み分けるか置き換わるかは、GaNの使い勝手の向上次第
図 オン・セミコンダクターのTECHNO-FRONTIERでのGaN FETのリファリンス デザインの展示
【質問１の回答】電力効率を重視するユーザーがGaNを選ぶ
サーバーや大画面テレビの電源がGaNデバイスの応用の中心である。出力で言えば、200W～300Wの領域だ。これらの応用では、小型化と発熱の対策が急務である。GaNデバイスは、スイッチングロスが抑えられ、発熱が少ない。また、熱に強く、放熱設備も簡略化できる。また、オン抵抗が低く、高速動作が可能なため、トランス、コンデンサなども含めて電源を小さくできる。スペースを有効利用したいユーザーには、GaNデバイスをお勧めできる。
ただし、Siデバイスに比べて、単体の価格は上がる。また、周波数を高めて使うためには、電源回路を設計するユーザー側で、それなりの利用技術を養わなければならない。
