GaNモノリシックパワーICをDialogが量��へ
シングルチップのGaNパワーICを英Dialog Semiconductorが開発、スマートフォンのACアダプタ（AC-DCコンバータ）に向け、今後12カ月以内に量��すると発表した。GaNのモノリシックICは世�cで初めての量��となる。ファウンドリはTSMCの予定。
図1 Dialog Semiconductor Corporate Development Strategy担当のVPであるMark Tyndall��(hu━)
�c������の代表であるスマホのアプリは、「ポケモンGo」などで見られるようにゲームやSNSではGPSと連動させ、ARでビデオ映�気鯆_ねるなど、消�J電��が�\える��向が��(d┛ng)まっている。そこで、バッテリ容量を�j(lu┛)きくするため�v路基��の小型化を��(d┛ng)く要求しているが、充電するためのACアダプタも�j(lu┛)きくならざるを�u(p┴ng)ない。そこで、ACアダプタの小型化と低消�J電��化を図るため、��来のシリコンMOSFETやIGBTに代わりGaN FETをパワートランジスタとして使うことをDailogが提案している。
狙う�x場は世�c中のコンセントを�W(w┌ng)��できるユニバーサルACアダプタだ。ここではアダプタを構成する����のBOM（Bill of Materials: ����表）コストでGaNかSiかを比較すべきだという。パワートランジスタだけのコストなら、GaNの��(sh┫)が複雑で�Mしい材料を使っている分、値段が高いのは当たり�i。しかしアダプタにはコイルやコンデンサなどの�p動����が�Hく、しかも�j(lu┛)きい。GaNはシリコンよりも高周�Sで動作できるため、コイルやコンデンサを小型・低コストにできる。だから、アダプタのBOMコストで比較すれば、Si以下のコストで実現できる、と同社Corporate Development Strategy担当のVPであるMark Tyndall��(hu━)（図1）は主張する。
しかもACアダプタは、日本では100V、��(sh━)国でも117V入��だが、欧�Δ任�220V、あるいは240Vなどもある。このため、世�c中でスマホを充電できるようにするためには240Vのコンセントでも充電できることがカギとなる。「交流のピークは400V�Zくになり、さらにディレーテングを考慮すると、パワートランジスタの耐圧は650V��要になる。だからGaNを使う」、と同社Emerging Business GroupのBusiness Development DirectorであるTomas Moreno��(hu━)(図2)は言う。
図2 Dialog Semiconductor Emerging Business GroupのBusiness Development DirectorであるTomas Moreno��(hu━)
現在��定ユーザがサンプルを�h価している最中の����「DA8801」は、パワートランジスタだけではなく、レベルシフタとゲートドライバ�v路もGaNで構成したモノリシックICのハーフブリッジである(図3)。ゲートドライブ?j┼n)v路は高�]性が求められる。パワー段以外をシリコンで構成すれば接����のボンディングワイヤーをはじめとする配線が長くなり、高�]動作の邪魔になるインダクタンス成分が�\えてしまうため、��てGaNで構成する��(sh┫)がより高�]動作しやすくなる。
図3 Dialog Semiconductorが開発したDA8801 出�Z：Dialog Semiconductor
電����高耐圧トランジスタではシリコンのIGBTがあるが、IGBTには少数キャリヤの蓄積時間が本��的にあるため、高�]動作には限�cがある。これに�瓦靴�FET(電�c効果トランジスタ)は�H数キャリヤデバイスであるため、高�]動作が可�Δ澄�「DA8801」では350kHzで動作させている。実際、コモンソースもゲートループ、ドライバの接地問��など寄�攸濃劼�ないためノイズは極めて少ない。
スイッチング��(sh┫)式の電源だと、スイッチング周�S数を�屬欧襪肇灰ぅ襪筌灰鵐妊鵐気鮠�さくて済むため、アダプタ����を小型にできる。しかも、交流電圧がゼロになるタイミングでスイッチングさせる、ゼロクロススイッチング��(sh┫)式を採��しているため、このノイズも小さい。このICで作る25WのACアダプタの効率は94%と高いため、��来の同じ電����模のアダプタの半分の��積で済むとしている。
「DA8801」は、5mm×5mmのQFPパッケージに収容され、パワースイッチとしてのオン�B�^は500mΩと少ない。立ち�屬�りのdV/dtは50V/nsと��峻である。GaNトランジスタは本��的にHEMT構�]のため、シリコンのMOSFETよりも高�]になる。
図4 次は��GaNのPMICを��画 出�Z：Dialog Semiconductor
Dialogは、今�vのハーフブリッジ�v路に加え、同期�D流?d─ng)v路や���]充電�v路、デジタル�U(ku┛)御�v路などもGaN ICで実現していく��(sh┫)向だ(図4)。���]充電ICは、デジタルのプロトコルを使ったバッテリICとの通信が��要だが、QualcommのQC 3.0��(sh┫)式をはじめ、MediaTekのPump Express��(sh┫)式、SamsungのAFC��(sh┫)式に�官�しているという。
