オンセミ、縦型GaN半導体を発表：AIおよび電動化に向けた技術革新

革新的なGaN-on-GaN技術に基づいて構築されたオンセミの縦型GaN構造が、電力密度、効率、堅牢性の新たなベンチマークを確立

概要

AIデータセンター、電気自動車、その他のエネルギー集約型アプリケーションによる世界のエネルギー需要の急増を受けて、オンセミは縦型窒化ガリウム（vGaN）パワー半導体を発表し、これらのアプリケーションの電力密度、効率、堅牢性の新たなベンチマークを確立しました。これらの画期的な次世代GaN-on-GaNパワー半導体は、電流が化合物半導体を垂直方向に流れることで、より高い動作電圧と高速なスイッチング周波数を達成します。これにより、AIデータセンター、電気自動車（EV）、再生可能エネルギー、航空宇宙・防衛・セキュリティの各分野において、より小型かつ軽量なシステムを実現し、その結果エネルギー節約に貢献します。

 

ハイライト

•  独自のGaN-on-GaN技術により、より高い電圧で電流を垂直に流すことで、より高速なスイッチングとコンパクトな設計を実現

• この画期的なソリューションにより、エネルギー損失と発熱を抑制することで、損失を約50%低減することが可能

• 開発はオンセミのニューヨーク州シラキュースにあるR&Dチーム。基盤となるプロセス、デバイス構造、製造、システムイノベーションに関する130件以上の特許を取得済み

• オンセミは、現在700Vおよび1,200Vの両デバイスについて、サンプルを準備中 

 

最新情報

オンセミのvGaN技術は 、AIと電動化の時代において、効率、電力密度、堅牢性の新たなベンチマークを確立する画期的なパワー半導体技術です。オンセミは、ニューヨーク州シラキュースの製造拠点で開発・製造されている縦型GaN技術に関して、基盤となるプロセス、デバイス設計、製造、システムイノベーションの広範な領域をカバーする130件以上のグローバル特許を保有しています。

 

オンセミでコーポレート戦略担当シニア・バイスプレジデントを務めるディネッシュ・ラマナーダン（Dinesh Ramanathan）は、次のように述べています。「縦型GaNは業界のゲームチェンジャーであり、エネルギー効率とイノベーションにおけるオンセミのリーダーシップを揺るぎないものにします。電動化とAIが産業構造を変革する中で、効率こそが進歩の度合いを測る新たなベンチマークとなっています。当社のパワー製品ポートフォリオに縦型GaNが加わることで、お客様に比類のない性能を実現するための究極のツールキットを提供できるようになります。この技術革新により、オンセミは、エネルギー効率と電力密度が競争力の価値となる未来を明確に示します」

 

重要性 

世界は、エネルギーが技術進歩を左右する最も重要な制約となる新しい時代に突入しています。電気自動車や再生可能エネルギーから、今や一部の都市よりも多くの電力を消費するAIデータセンターに至るまで、電力の需要はそれを効率的に発電・供給する社会の能力を上回る速さで増加しています。今や1ワットの節約でも重要です。

 

オンセミのvGaN技術は、モノリシックダイで1,200ボルト以上の高電圧、大電流をきわめて高い効率でスイッチングできるように設計されています。この技術で構築されたハイエンドパワーシステムは、損失を約50%近く低減することが可能です。また、高周波数で動作することで、コンデンサーやインダクターなどの受動部品も同様にサイズを小型化することができます。さらに、市販の横型GaNと比較して、vGaNデバイスはサイズが約3分の1となります。このため、オンセミのvGaNは、電力密度、熱性能、信頼性が最重要となる、以下のような高電力アプリケーションに最適です。

 

•  AIデータセンター： AI演算システム向け800V DC-DCコンバーターでの部品点数の削減、電力密度の向上によるラック当たりコストの大幅な改善

• 電気自動車：より小型・軽量かつ高効率のインバーターによる、EV航続距離の延長

• 充電インフラ： より高速かつ小型で堅牢性の高い充電器

• 再生可能エネルギー： 太陽光および風力インバーターの高耐圧化とエネルギー損失の低減

• エネルギー貯蔵システム（ESS）： バッテリーコンバーターおよびマイクログリッドのための高速かつ高効率、高密度の双方向電力供給

• 産業オートメーション： より小型・低発熱・高効率のモータードライブおよびロボティクス

• 航空宇宙、防衛、セキュリティ： より高い性能、強化された堅牢性、コンパクトな設計 

 

動作原理 

市販されているほとんどのGaNデバイスは、GaN以外の基板（主にシリコンまたはサファイア）上に形成されています。超高電圧向けに、オンセミのvGaNは、電流がチップの表面を横切るのではなく、垂直方向に流れるGaN-on-GaN技術を使用しています。この設計は、より高い電力密度、優れた熱安定性、そして過酷な環境下での強靭な性能を実現します。これらの利点により、vGaNはGaN-on-siliconおよびGaN-on-sapphireデバイスの性能を凌駕し、高電圧性能、高速スイッチング周波数、優れた信頼性、強化された堅牢性を提供します。これにより、冷却要件を軽減し、システム全体のコストを抑えた、小型、軽量、高効率のパワーシステムの開発が可能になります。主な利点は以下のとおりです。

 

•  高い電力密度： 縦型GaNは、より小さなフットプリントでより高い電圧と大きな電流を処理可能

• 優れた効率： 電力変換時のエネルギー損失を低減することで、発熱を抑え、冷却コストを低減

• コンパクトなシステム： より高いスイッチング周波数により、コンデンサーやインダクターなどの受動部品の小型化を実現 

 

提供状況

現在、サンプルを準備中です。

 

参考情報（英語）

• 縦型GaN半導体概要プレゼンテーション

• 縦型GaNファクトシート

• 縦型GaNウェブページ

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オンセミ（onsemi）について

オンセミ（Nasdaq: ON）は、より良い未来を築くために、破壊的なイノベーションを推進しています。当社は、自動車と産業用エンドマーケットに注力し、自動車の電動化と安全性、持続可能なエネルギーグリッド、産業オートメーション、5G およびクラウドインフラなどのメガトレンドにおける変化を加速させています。オンセミは、高度に差別化された革新的な製品ポートフォリオにより、世界の最も複雑な課題を解決するインテリジェントなパワーおよびセンシングのテクノロジーを創出し、より安全でクリーンでスマートな世界を実現する方法をリードしています。オンセミは Fortune 500® 企業として認められ、またNasdaq-100 Index®とS&P 500®インデックスに含まれています。オンセミの詳細については、https://www.onsemi.jp をご覧ください。

 

 オンセミおよびオンセミのロゴは、Semiconductor Components Industries, LLC.の登録商標です。 本ドキュメントに掲載されているその他のブランド名および製品名は、それぞれの所有者の登録商標または商標です。