伊仏合弁STMicroelectronics(STマイクロ)は、GaNトランジスタ(FET)とSiゲートドライバーを1つのパッケージに収めたSiP(System in Package)の新製品「MASTERGAN1」を発売した(ニュースリリース)。回路構成はハーフブリッジである。すなわち、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチの2個のGaNトランジスタを内蔵し、それぞれをSiゲート・ドライバー・チップで駆動する。最大出力電力が400Wの充電器やACアダプターなどに向ける。同社によると、「それぞれが別のパッケージに封止されたSi製のパワーMOSFETとSi製のゲートドライバーで構成する一般品な充電器やACアダプターに比べて、外形寸法を80%削減でき、重量を70%軽くできる」という。具体的な応用先は、スマートフォンに向けた急速充電器/ワイヤレス充電器、パソコンや家庭用ゲーム機に向けたUSB-PD対応ACアダプター、太陽光発電を使った蓄電装置、無停電電源装置、有機ELテレビの電源装置などである。

GaNトランジスタとSiゲートドライバーを1つのパッケージに収めたSiP品
STMicroelectronicsのイメージ
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 一般に、GaNトランジスタはスイッチング速度が極めて高い。ところがゲートドライバーICとGaNトランジスタを接続する配線の寄生インダクタンスが原因で、期待通りの高速なスイッチング動作が得られなかったり、過大なノイズが発生したりといった問題が発生しやすい。そこで、ディスクリートのGaNトランジスタとゲートドライバーICそれぞれをプリント基板上に実装するのではなく、GaNトランジスタとゲートドライバーICを1パッケージに収めたSiPとして提供する動きが本格化している。SiPの場合、半導体メーカー側でGaNトランジスタとゲートドライバーICの接続をパッケージ内において最適化できるため、高速なスイッチング動作を保証でき、ノイズの発生を抑えられる。すでに、米Texas Instruments(関連記事)や、英Dialog Semiconductor(関連記事)がSiP品を製品化している。今回のSTMicroの新製品は、こうした流れに乗るものだ。

 採用したGaNトランジスタは、エンハンストモードGaN HEMTである。ハイサイドスイッチとローサイドスイッチはどちらも+650V耐圧で、オン抵抗は150mΩ(標準値)。最大ドレイン電流は10A。全ゲート電荷量は2nC(標準値)。逆回復電荷量(QRR)はゼロである。ロジック信号入力の電圧振幅は+3.3〜15V。ハイサイドスイッチとローサイドスイッチに向けた低電圧ロックアウト(UVLO)機能や、クロスコンダクション(ハイサイドスイッチとローサイドスイッチの同時オン)を避けるインターロッキング機能、過熱保護機能などを備える。パッケージは、外形寸法が9mm×9mm×1mmの31端子GQFN。動作温度範囲は−40〜+125℃。すでに販売を始めている。1000個購入時の参考単価は7米ドルである。