図1　8mm角のQFNパッケージに封�VされたGaNパワーFET　出�Z：Texs Instruments

GaNやSiCは高�]・高耐圧・低オン�B�^・高�a動作を売り�颪砲靴討�たが、コストが高く、なかなか採��されてこなかった。Infineon Technologiesは、バルクのSiC JFETを実��化するためカスコード接��によりノーマリオフ動作を可�Δ砲�、使い�M�}を�屬欧討�た。しかし、あまり売れていないようだ。その原因はコスト高に加えて、使いにくさにあった。Infineonに限らず、ノーマリオフ動作のSiC MOSFETでさえ、ゲート電圧に�峺造鮴澆韻襪箸い辰浸箸い鼎蕕気鮨�してきた。それは、ゲートドライブ?j┼n)v路とパワートランジスタ間の浮�^インダウタンスや浮�^容量などが加わり、ノイズ発�擇篶�ち�屬�り電圧/電流のリンギングなどが��きるためだった。

そこで、TIはGaNパワーFETを設��する�屬�、ゲートドライブ?j┼n)v路とパワーFET�霾�を1パッケージ内に組み込むことにした。少なくとも配線が�]くなる分、浮�^インダクタンスや浮�^容量は��(f┫)る。それだけではない。チップ間の接��にボンディングワイヤを使って�]縮した�屬法▲僖奪院璽呼發稜枩�を薄く�里ぅ瓮織襪鮹�いてインダクタンスを��(f┫)らせる。こうすればノイズの発�擇筌螢鵐�ングを抑えられる。

また、TIがSiCではなくGaNを��(li│n)んだのは、Siウェーハ�屬�GaN層を形成できる点や、SiCほど高�aのプロセスを使わなくて済むという���]�屬離瓮螢奪箸�あるためだとしている。���]�屬離瓮螢奪箸歪礇灰好箸悩僂爐箸いαT味である。このため、GaN-on-Si構�]を使った。耐圧は600Vで、オン�B�^は70mΩと低い。このGaN FETとゲートドライバ�v路を8mm×8mm×0.9mm(厚さ)のQFNパッケージ内に集積している。ピン配��は図2のようになっている。

図2　GaNパワーFET新����LMG3410のピン配��　出�Z：Texas Instruments

SiCでは耐圧が1200V以��、GaNだと600~1200V、600V以下はSiのIGBTなどが向くと言われているが、応��分野はこの��向に�pった、すなわち耐圧600Vをベースとする電源�v路やモータドライブ、3相インバータなどが��野に入っている。テキサス�Δ離瀬薀更�場で���]する。今�vGaNパワーFETの商��化に踏み切るため、TIはさまざまなデバイスの信頼性試�xを行い、��べ300万時間というデバイス・時間のテストを繰り返してきた。しかも、JEDECで��定している基��よりも厳しいという。

今�vの新����のキモは、ゲートドライブ?j┼n)v路にもある。例えば電源�v路では、アナログ��(sh┫)式にせよデジタル��(sh┫)式にせよ、PWM（パルス幅変調）�U御がよく使われているため、PWM信��(gu┤)を入��できるようになっている。パワー半導��の役割は�j(lu┛)電��をオンオフのスイッチングする����が�Hいため、単なるゲートドライブだけではなく、スイッチングによる�堙杜�の保護や�壹X保護、電圧�T下防�Vのロックアウトなどの�Q�|保護機�Δ盻言僂靴討い襦�しかも、スルーレートを25~100V/μsの�J(r┬n)囲で変えることができる。

応��例として、TIは電源の例を��した。100W以�屬療典�����の電源にはノイズとしての高調�Sを抑�Uすることがマストになっている。このため、��率改���v路（PFC）を搭載して入��の��弦�Sを�Dえた後、LLC電流共振型のスイッチングレギュレータ�v路を設けている。このGaN FETはPFCとLLCにも使われる。TIは新����LMG3401を使った1kWのPFCを開発しているが、そのピーク効率は99%に達している。デバイスの��高調�S歪は��来��の半分だとしているが、数�Cそのものは��らかにしていない。

TIはデバイス単��では当分販売せず、�h価ボードとして同社のオンラインショップTI Storeを通じて販売する��図3がハーフブリッジを形成するドーターボードとLMG3401を4個構成の開発キットである。このボードにもFETは2個搭載されている。キットの価格は299ドル。さらに、マザーボードの�h価キットEVMは199ドルで提供する。

図3　ハーフブリッジのドーターボードの開発キット　出�Z：Texas Instruments

GaNパワーFET����の量��は今�Qの後半から来�Q初めを予定している。