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豊田合成、縦型GaNパワー半導体で大電流実現：GaN結晶内に電流分散層を導入

豊田合成は、開発中の縦型GaN（窒化ガリウム）パワー半導体で、電流容量を100Aへ高めることに成功した。

» 2019年05月30日 10時30分公開

[馬本隆綱，EE Times Japan]

半導体メーカーなどとの協業で早期実用化目指す

縦型GaNパワー半導体の外観

　豊田合成は2019年5月、開発中の縦型GaN（窒化ガリウム）パワー半導体で、電流容量を100Aへ高めることに成功したと発表した。

　GaNはシリコン（Si）に比べて10倍以上の耐圧性を持ち、損失が小さいパワー半導体を実現することができる。このため、自動車や産業機器、家電機器などでその応用が期待されている。

　そこで同社は、青色LEDの材料であるGaNの結晶化技術を用いてパワー半導体の開発に取り組んできた。同社は基板に対して、電気を垂直に流す縦型構造を採用し、薄型と小型化による性能向上を実現してきた。

　今回は新たに、GaN結晶内へ電流分散層を設けた。この結果、電流を耐圧維持層に広げることで抵抗値を下げ、従来50Aであった電流容量を、1チップで100Aまで高めることに成功した。

縦型GaNパワー半導体のセル断面図出典：豊田合成

　引き続き同社は、半導体や電機メーカーなどと協業し、高い性能と信頼性を実現したパワー半導体の早期実用化を目指す考えである。

豊田合成、縦型GaNパワー半導体を開発
豊田合成は、1チップで50A以上の大電流に対応し、動作周波数は数メガヘルツを実現した「縦型GaN（窒化ガリウム）パワー半導体」を開発した。開発品およびこれを搭載したDC-DCコンバーター製品などを「テクノフロンティア 2018」で紹介する。
ロームとGaN Systemsが協業、将来的に共同生産も
ロームとGaN Systems（ガンシステムズ）は2018年6月5日、GaN（窒化ガリウム）パワーデバイス事業における協業を開始したと発表した。
3G～5Gまで対応可能に、三菱電機のGaN増幅器
三菱電機は2019年1月10日、5G（第5世代移動通信）を含め複数の周波数帯に1台で対応できる「超広帯域デジタル制御GaN（窒化ガリウム）増幅器」を開発したと発表した。1.4G～4.8GHzという広帯域に対応していることと、三菱電機のAI（人工知能）技術を用いたデジタル制御で高い効率を実現していることが特長だ。
GaNに必要なのは市場実績、Exaganが設計サポートを強化
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GaNデバイス向けにAEC-Q100の拡張が必要、Exagan
フランスのGaNデバイス専業メーカーExaganは、ドイツ・ミュンヘンで開催された「electronica 2018」（2018年11月13～16日）で、同社のパワートランジスタ「G-FET」と、GaNゲートドライバー「G-DRIVE」を展示した。
SiC／GaNデバイスを測定、シミュモデルの開発が容易に
キーサイト・テクノロジーは、「TECHNO-FRONTIER 2018（テクノフロンティア）」で、最新パワー半導体のモデルパラメーター抽出に必要な測定を効率的に行うことができるシステムを紹介した。