コスト的にもSiに�Mてるメド、TransphormのGaNパワートランジスタ
Si IGBTやパワーMOSFETの性�Δ鬯�える、SiCやGaNといった高�a半導��トランジスタが期待されながら�jきく成長していけない最�jの問��はコスト。SiCはSiよりも10倍も高い。Siのパワートランジスタは���]プロセスがSiCやGaNに比べて完成しており、��来の設�△�使え、低コストである。化合�馮焼���はどうやってコストの壁を突破するか、その�kつのアイデアをTransphorm（トランスフォーム）社が提案した。
表1 TransphormのGaN HEMT/ダイオード���� RDSの単位はmΩ
TransphormのGaNデバイスはSiウェーハ�屬坊狙�されたもの。同社の工場でSiウェーハからバッファ層、GaN層をエピタキシャル成長で形成している。����としてGaN HEMT構�]トランジスタのTPH3006PS/PDとTPS8A600PA/6A600PA/4A600PAのGaNダイオードを�eっているが、いずれも耐圧が600Vで、JEDECの認定を通った初めてのGaNメーカーだ、と同社マーケティング担当バイスプレジデントのCarl Blake��は胸を張る。JEDECの認定試�xでは、3ロット、77個の����にわたって1000時間のテストに不良ゼロだったと語る。同社の����は�盜颯┘優襯�ー省（DOE）の認定にも合格したという。
同社はGaNトランジスタを使ったさまざまな�h価ボードを設��しており、GaNトランジスタを使ったPFC（��率改���v路：power factor correction）ボードを2�|類、同期�D流のトーテムポール構�]のPFCが1�|類、LLC（二つのコイルLとコンデンサCを直�`に共振させる�v路）コントローラ1�|類、3相モータ�U御��インバータ1�|類といった�h価ボードがある。変換効率が高いため、小容量のコイルやコンデンサで済む。このため、ボードを小さくでき、しかもフィンを含め外��け����点数を��らせる。GaNトランジスタの�h価ボードを使って��性をチェックできるため小型、高効率、低コストを�h価ボードで顧客にアピールできる。
例えば、同期�D流�v路は、ダイオードブリッジを構成する場合の順�妓�電圧ドロップを除去する�`的で開発された�v路。ダイオードの代わりにMOSトランジスタ（ここではHEMT）を使うことで順�妓�のロスを��らす。直�`接��したGaN HEMT2個とSi MOSFET2個を使ったトーテムポール構成の�D流�v路では、ゲート電圧の�U御によって導通時に順�妓�ロスがないため効率が極めて高い。ここでは交流100〜240Vの入��で390Vの直流を出��する。さらに、GaN HEMTをLLCコントローラでゲートを�U御するDC-DCコンバータも接��、390Vの直流入��電圧から12Vの出��を�uる。トランスの2次�笋�Si MOSFETの同期�D流�v路を作った(図1)。
図1 Transphormが開発した同期�D流�v路(左)とDC-DCコンバータ 出�Z：Transphorm
この�T果、97.5%という効率を�uた。98%まであと�k歩というところまで来ているという。�`�Yは99%を狙う。��来のSi MOSFETだけで構成した同期�D流�v路では最高で96.5%だったとしている。効率が97.5%ということはロスが2.5%しかなく、Si MOSFETは3.5%のロスを�擇犬討い襪箸いαT味である。効率が高いため、ヒートシンクが不要になり、ボード、����の小型化につながる。��来のダイオードブリッジではヒートシンクは��要だった。
ハーフブリッジにSi MOSFETで同期�D流すると、ノイズが顕著に出るため、EMIノイズフィルタを設ける��要がある、とBlake��は言う。パッケージの�eつボンディングワイヤによる寄�撻ぅ鵐瀬�タンスの影�xもあるためパッケージを開発し直さなければならないのだ。しかし、この新����は�Y��的なTO-220パッケージに封�Vできるため、アセンブリに要する価格が�屬�るという心配はない。
図2 GaNトランジスタを使ったパワーコンディショナー �W川電機アメリカ法人のYaskawa America社��で��積は40%��に
同社はソーラー��のパワーコンディショナーも試作してみたが、フィンが不要でしかもノイズフィルタもいらないため、�v路としてはシンプルになった(図2)。SiのMOSFETを使ったインバータや電源システムに性�Δ世韻任呂覆�、コスト的にも�Mてるという�O信がついたと同��は語る。ちなみに、今�vのGaN HEMT����のOEM単価は、1000個�P入する場合は5.89�櫂疋襦▲瀬ぅ�ードの単価は同様な条�Pで2.75ドル(8A��)、2.06ドル（6A��）、1.38ドル（4A��）。GaN HEMTのOEM�P入の場合はNDA契約を�Tぶ��要あり。
