Transphorm、GaN on Siプロセスによる600VのパワーHEMTをサンプル出荷
�歹逎�リフォルニアを本社とするベンチャーのトランスフォーム（Transphorm）社（参考�@料1）は、耐圧600VのGaNパワーHEMTとGaNショットキダイオードを限定ユーザーにサンプル出荷している。2007�Qに設立された同社にこのほど日本インターと�噞革新機構がそれぞれ500万ドル、2500万ドル出�@した。トランスフォームはこれらの�@金を�uて、GaNの����化を先�~けたいと語る。
図1 Transphormと日本インターの記�v会見 ��から日本インターの江�Z文秀社長、TransphormのMishra CEO、Parikh社長
GaNパワーHEMTを�W定的に量��することはこれまで�Mしかった。しかし、「トランスフォーム社に�T集した人たちは、��業�iの1994�QごろからずっとGaNデバイスを�}�Xけてきた。ほぼ20�Qになる」、と同社会長兼CEOのUmesh Mishra��(図1の��から2番�`)はGaNデバイスに絶�甘�な�O信を�eつ。
Mishra��は97�Qにカリフォルニア�j学（UC）サンタバーバラ�鬚�らスピンオフしてナイトリス（Nitres）社を��業させた。最初の企業はLEDとRFパワー半導��を�}�Xけていたが、2000�QにGaNのLED�j�}のCree社に�A収された。Mishra��は今でもUCサンタバーバラ�鬚龍笈bでもある。社長であり共同創業�vのPrimit Parikh��は、UCサンタバーバラ�鬚�らナイトリス社に入社したGaN�k筋のエンジニアであった。
トランスフォームが�u�Tな��業分野（コアコンピタンス）は、GaN材料からデバイス、�v路である。パッケージングは今、外�雍版vに委�mしており、日本�x場に向けてはメカニカルデザインが優れている日本インターを��んだ。日本インターはパワーデバイスのパッケージングの�W定した設�△魴eっており、トランスフォームと役割分担している。トランスフォームはGaN on SiのパワーHEMTに�R��しており、LEDやRFは�}�Xけず、電��変換やパワーマネジメントに集中する。
デバイス動作の仕組みに関して、HEMTはJFET（接合型電�c効果トランジスタ）と同様、ノーマリオン型であり、ゲート電圧がゼロでも電流が流れてしまう。このため��のドレイン電圧に�瓦靴董�負のゲート電圧という2電源が��要になる。この�T果、これまでノーマリオン型のトランジスタはあまり使われてこなかった。しかし、Infineon Technologiesがゲートのドライブ�v路をカスコード接��にすると、�k般のMOSFETと同様ノーマリオフ動作ができることを見出した(参考�@料2と3)。トランスフォーム社のGaN HEMTもカスコード接��のゲートドライブ�v路をパワーHEMTチップと�k緒にTO-220パッケージに封�Vしており、実��的にノーマリオフ型トランジスタとして使うことができる。
「当社のGaN パワーHEMTは電��変換効率をこれまでよりも40〜50%高くできる�屬法��pけ入れられる価格で提供できる」とParikh��は語る。低コストにできるのは、Si基���屬�GaN単�T晶を形成できる�\術を確立しているからだ。
GaNパワーHEMTの��性�h価も信頼性�h価も終了しており、10月2日のCEATEC2012会場での講演では、さまざまな�h価�T果を報告した。例えば、560Vの直流電圧をかけ、�里ぅ錺ぅ筺璽襦璽廚鮗{加しながらターンオン試�xを10万�v繰り返した。850V��度のスパイクが発�擇垢襪�、びくともしなかった。
また、3相モータを�~動する場合にパワーHEMTを100kHzでスイッチングさせ1.5kWの負荷を加えた時のDC-AC変換の効率は99%と高い。スイッチング周�S数をさらに500kHzと�屬欧襪海箸發任�る。スイッチング周�S数を�屬欧譴��屬欧襪曚鼻▲灰ぅ�(インダクタンス)は小さくてすむため、パワー変換����や�jきな容量の電源を小型にできる。シリコンのIGBTは少数キャリヤの蓄積効果があるため高�]スイッチング動作はできず、せいぜい15kHzで動かさざるを�uない。IGBTを使う場合には、リップルを小さくして��弦�Sに�Zづけるために�jきなフィルタ��のコイルが��要となり、電��変換����が�jきくなってしまう。
図2 4kWのモータを100kHzのスイッチングで�~動 3つのコイルが小さい
ブースでデモしたモータ�~動����（図2）は、4kWのモータを交流230Vの3相で動かしている。機械的な出��は5�[��だとしている。100kHzでスイッチング動作させているため、図2の��つのコイルは4kWモータ��としては極めて小さい。
今�v、トランスフォームは、日本インターと国内で最初のパートナーシップを�Tんだが、日本�x場での顧客の要求に応えることが���kで、ここで成功したらパートナーをさらに�\やしていきたいとしている。
参考�@料
1. GaN-on-Siのベンチャー��出、白色LED、パワーHEMTを狙いVCも��発に投�@ (2011/08/17)
2. 最初の商��SiC JFETを使ったEasy1Bパワーモジュール（�i��） (2011/08/18)
3. 最初の商��SiC JFETを使ったEasy1Bパワーモジュール（後��） (2011/0819)
