“タブレットサイズ”の10kW 48V電源、サーバの電力課題に答える最適解に

🌳 ビッグデータやクラウドコンピューティング、機械学習などのAI（人工知能）。このような、いわゆるデータ集約型アプリケーションの普及加速によって、データセンターは新たな課題に直面している。
🌳 それが、サーバラックの消費電力と発熱量の増加だ。2000年から2010年あたりまでは、ほぼ横ばいだったサーバラックの消費電力の増加量は2010年以降、急激な増加傾向にある。パワーコンポーネント製品を専門に手掛けるVicorのパワーシステムズ部門でProduct Marketing Directorを務めるIan Mazsa氏は、「われわれはパワーコンポーネントの専業メーカーであり、電源に関して顧客が抱える新しい課題に気付きやすい。サーバラックでは、消費電力の最大値が、特にここ5年から10年で増加の一途をたどっているというのが大きな課題となっている」と述べる。
🌳 Mazsa氏は、「サーバベンダーは、より汎用的なIntelアーキテクチャベースのプロセッサから、AI／機械学習に特化したアクセラレーターへと移行する傾向にある」と続ける。ただし、例えばGPUを見れば分かるように、こうしたアクセラレーターというのは高性能な一方で、従来のIntelアーキテクチャベースよりも消費電力が非常に大きい。そのため、発熱量も多く、現在主流となっている空冷方式では冷却が追い付かなくなっているのだ。
「テクノロジー_2018/11/29_並列化」

マイルドハイブリッド車の電源系に向く、ルネサスが100Vハーフブリッジドライバー

🌳 ルネサス エレクトロニクスは、＋12V電源と＋48V電源の間で電力をやり取りする双方向DC-DCコンバーターなどに向けた＋100V耐圧のハーフブリッジMOSFETゲートドライバーIC「ISL784x4」を発売した（ニュースリリース）。ハイサイドスイッチとローサイドスイッチで構成されるハーフブリッジ構成のnチャネル型パワーMOSFETのゲート駆動に向ける。パワーMOSFETの制御入力信号の違いで3製品を用意した。「ISL78424」と「ISL78444」は、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチを1つの3値（Tri-Level）PWM信号で制御する。「ISL78434」は、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチをそれぞれ個別のHI/LI信号で制御する。
🌳 駆動能力は、ソース（吐き出し）時に3A、シンク（吸い込み）時に4Aである。同社のマルチフェーズ（多相）対応双方向DC-DCコンバーター制御IC「ISL78224」と組み合わせて使用することを想定する。マイルドハイブリッド車向け12V-48V双方向DC-DCコンバーターを構成した場合、最大出力電力は3kW、変換効率は95％程度が得られるという。車載用半導体ICの品質規格「AEC-Q100グレード1」に準拠する。12V-48V双方向DC-DCコンバーターのほかに、大電流出力の降圧型/昇圧型DC-DCコンバーターなどに向ける。
「テクノロジー_2018/11/12」

ロームの「新発想」昇降圧型DC-DCコンバーターIC、2019年1月に量産開始

ロームは、昇降圧電源を必要とする車載ECU（Electronic Control Unit）に向けた昇降圧型DC-DCコンバーター用チップセットを開発し、サンプル出荷を開始した（ニュースリリース）。サンプル価格は1000円（税別）。量産は2019年1月に、月産10万個規模で開始する予定だ。昇圧機能が付いた降圧型DC-DCコンバーターIC「BD8P250MUF-C」と、昇圧機能を実現するドライバーIC「BD90302NUF-C」の2チップ構成である。降圧型DC-DCコンバーターICには、「新発想」（同社）の昇降圧制御技術「Quick Buck Booster」を搭載した。アイドリングストップ対応車におけるクラスターパネルやゲートウェイなどに向ける。なお、発売したチップセットは、2018年5月23日〜25日に神奈川県横浜市パシフィコ横浜で開催された「人とくるまのテクノロジー展2018横浜」で披露したものと同じで、今回はサンプル出荷の開始を発表した（関連記事）。
「テクノロジー_2018/10/13」

世界規模でEV市場が活発化。覇権のカギを握るのはSiCパワーデバイス

欧米の自動車業界で、電気自動車（EV）市場の動きがにわかに活発になってきた。火付け役はドイツのダイムラー社だ。同社は日本でも人気の高い高級車「メルセデス・ベンツ」のEV専用ブランドとして「EQ」を立ち上げ、9月4日にはEV市場に本格参入する第一弾モデルを発表した。これに呼応するかのように、アウディやBMWなども来年度、新たなEVを一斉投入する姿勢を見せている。日本でも、昨年9月に大きな動きがあった。トヨタ自動車とマツダ、そしてトヨタグループの自動車部品を担うデンソーが、制御システムなどの技術確立を目指し、新会社「EV C.A. Spirit」を発足。18年以降これにスズキやSUBARU、日野自動車、ダイハツ工業の4社も参加し技術者を派遣しており、9月5日にはいすゞも参加を発表。前代未聞の大連携が始まっている。この背景には、世界最大の自動車市場として大きな成長を遂げた中国の影響が大きい。中国は2019年に新たな環境規制導入を発表しており、自動車など関連産業の育成に力を入れている。これを受け、日産自動車はすでに広州の現地企業とセダンタイプのEV「シルフィ　ゼロ・エミッション」生産を開始。今後の自動車産業のシェア争いには、EV戦略の成功が大きく左右するのは言うまでもないだろう。
「テクノロジー_2018/09/15」

電気自動車のモーター駆動省エネ化に貢献する高耐久性構造SiCパワー半導体"TED-MOS"を開発

電気自動車のモーター駆動省エネ化に貢献する。
高耐久性構造SiCパワー半導体"TED-MOS"を開発。
従来比40％の電界強度低減と50％の省エネ化を実現。
株式会社日立製作所(執行役社長兼CEO:東原 敏昭／以下、日立)は、電気自動車(Electric Vehicle／以下、EV)の省エネ化に貢献する新構造のパワー半導体*1として、次世代材料の炭化ケイ素(SiC)を用いた日立独自のデバイス"TED-MOS*2"を新たに開発しました。今回開発したパワー半導体は、パワー半導体の一種であるSiCトランジスタの一般的な構造DMOS-FET*3*4を基本構造として、ひれ状の溝(トレンチ)を形成した新構造(Fin状トレンチ*5)のデバイスです。今回、耐久性の指標である電界強度を従来のDMOS-FET比で40％低減するとともに抵抗を25％低減し、エネルギー損失を50％低減できることを確認しました。今後、日立は、EVの心臓部であるモーター駆動用インバーターの省エネ化に貢献する技術として実用化をめざすと同時に、EV向けだけでなく、社会インフラシステムのさまざまな電力変換器に適用することで、地球温暖化防止や低炭素社会の実現に貢献します。
「テクノロジー_2018/09/01」

Maxim、200Mbps対応で0.74mW消費と少ない5kVデジタルアイソレーターIC

米Maxim Integrated社は、最大データ伝送速度が200Mビット/秒（最小値）と高い5kV_RMS対応のデジタルアイソレーターIC「MAX22445」を発売した（ニュースリリース）。単方向チャネルを4個搭載する。チャネル当たりの消費電力は、0.74mWと少ない（1Mビット/秒伝送で、＋1.8V駆動時）。同社によると、「競合他社品に比べて、1/4の消費電力で最大2倍のスループット（データ伝送速度）が得られる」という。産業機器や医療機器、バッテリーマネジメント機器などに向ける。絶縁方式は容量性結合である。各チャネルの伝送方向や端子設定の違いで７つの製品を用意した。いずれのチャネルもSPIやRS-485などのデジタル入出力インターフェースに対応する。連続通電時の絶縁耐圧は1.5kV_RMS。サージ耐圧は±10kV（GNDA端子とGNDB端子の間で、1.2μ/50μsパルスのとき）。瞬時コモンモード除去電圧（CMTI）は50kV/μs（標準値）と高い。最小パルス幅は5.00ns（最大値）。伝搬遅延時間は、低レベル（ローレベル）から高レベル（ハイレベル）に遷移したときに9.2ns（＋4.5〜5.5V駆動時の最大値）で、高レベル（ハイレベル）から低レベル（ローレベル）に遷移したときに9.4ns（＋4.5〜5.5V駆動時の最大値）である。パルス幅歪み（PWD）は0.4ns（＋4.5〜5.5V駆動時の標準値）。伝搬遅延時間のチャネル間スキューは2.0ns（最大値）である。アクティブハイ、もしくはアクティブローのイネーブル入力端子を備える。
「テクノロジー_2018/08/18」

STMicro、SiC/SiパワーMOSFETに向けた最大4A出力の絶縁型ゲート駆動IC

伊仏合弁STMicroelectronics社は、SiC（炭化ケイ素）パワーMOSFETやSiパワーMOSFET、IGBTの駆動に向けた絶縁型ゲートドライバーIC「STGAP2S」を発売した（ニュースリリース）。最大駆動能力は、シンク（吸い込み）時とソース（吐き出し）時どちらも4Aである。ハーフブリッジ構成のゲートドライバー回路のほか、絶縁部、制御ロジックなどを搭載した。絶縁耐圧は±1700Vを確保した。家電機器やFA機器、産業機器のモーター駆動回路や、600V/1200V対応のインバーター装置、バッテリー充電器、誘導加熱器、溶接機、無停電電源装置（UPS）、DC-DCコンバーターなどに向ける。
　2つのタイプを用意した。1つは、2つの独立した出力を備えるタイプ「STGAP2SM」である。それぞれの出力に専用のゲート抵抗を取り付け、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチを駆動できる。もう1つは、1つの出力とアクティブ・ミラー・クランプ端子を備えるタイプ「STGAP2SCM」である。アクティブ・ミラー・クランプ端子を使えば、SIC/SiパワーMOSFETの不要なターンオンを防止することができる。なぜならば、絶縁されたグラウンド電位に、ターンオフ電圧がクランプされるためだ。
「テクノロジー_2018/08/06」

拡大するパワー半導体市場 - 大口径化でシェア拡大を狙うインフィニオン

あらゆるもののデジタル化(デジタライゼーション)が進む現在。その進展を支えるのが半導体、中でも電力のコントロールなどを担うパワー半導体である。そんなパワー半導体分野で長年トップクラスのシェアを維持し続けている会社がある。独Infineon Technologies(日本法人:インフィニオン テクノロジーズ ジャパン)だ。同社のパワー半導体事業はIndustrial Power Control(IPC)とPower Management Multimarket(PMM)に分けられるが、その合計は全社売り上げの約半数を占めるほどである。事業範囲としては、主に高電圧分野などを担当するのがIPCで、低電圧分野がPMMといった具合に分かれており、IPCのビジョンとミッションについて、同社Division President, Industrial Power ControlのPeter Wawer(ピーター・バーウァー)氏は、「無限のエネルギーの世界を推進することを目指すのがビジョンであり、そのために我々は、さまざまな産業分野にスマートかつ高効率な半導体ソリューションを提供することをミッションとして掲げている」と説明する。
「テクノロジー_2018/07/03」

「SiC+800V化」で電動車両の駆動システムをより安価に、ダイムラーの見解

ドイツDaimler（ダイムラー）は、電動車両の駆動用モーターを制御するインバーターにSiC MOSFETを適用した場合の影響を試算し、その結果を「PCIM Europe 2018」で発表した。登壇者は、同社　AE Power ElectronicsのAlexander Nisch氏である。同氏は、駆動電圧（DCリンク電圧）を現行の約400Vから約800Vに高めつつ、SiC MOSFETを適用することで、電動パワートレーンに用いるインバーターと2次電池を合わせた「システムコスト」を、同400VでSi IGBTを用いる現行に比べて安価にできるとの見解を示した。SiC MOSFETは、Si IGBTに比べて高価なものの、低損失な分、同じ航続距離ならば車載2次電池の容量を小さくできるので、トータルコストを削減できる、との見解をデバイスメーカー側が示してきた。今回のように、デバイスのユーザーである大手自動車メーカーがこうした試算結果を示したのは珍しい。
「テクノロジー_2018/07/01」

好調を持続する白物家電市場で需要が高まる、高性能な日本製16bitマイコン

白物家電の販売が好調だ。パナソニックが投資家向け説明会で公表した家電事業の2017年度実績は売上高2兆7964億円、営業利益率は3.8％。同社はこれを2020年までに売上高3兆円、営業利益率5％にまで引き上げる目標も表明している。強気の背景には、所得水準が上昇している中国やインドで高価格帯の白物家電の販売が好調であることを挙げているが、日本国内での家電販売も依然として好調を持続していることも大きいだろう。中国や台湾メーカーの製品が低価格帯で競争を繰り広げているのに対し、日本メーカーは高価格帯の多機能路線を歩んでいる。価格だけで勝負すると新興国のメーカーに太刀打ちできないという理由もあるが、ジリ貧の価格競争に陥ることなく、製品レベルを引き上げることに繋がっている。それが結果的に質の高い製品を好む購買層に求められているのだ。
家電の高機能化が進めば、それに内蔵されるマイコンの役割が益々重要になってくる。
「テクノロジー_2018/06/18」

昨今の半導体市場では、SiC(シリコンカーバイド)やGaN(ガリウムナイトライド)を使った、いわゆる「次世代パワー半導体」に大きな注目が集まっている。
　富士経済の調べによると、2017年のパワー半導体市場規模は2兆7192億円。2030年には4兆6798億円にまで成長すると予測。現在はこの市場の99％をSi（シリコン）ベースの製品が占めているが、今後、SiCやGaNの需要が本格化することに加え、Ga2O3（酸化ガリウム）系の実用化なども進むとみられることから、2030年には全体市場の10％を次世代パワー半導体が占めると推測している。これに合わせ、業界の動きも活発化してきた。6月5日には、GaNパワーデバイスの世界的リーダーであるGaN Systems Inc.（以下、GaNシステムズ社）と、パワー半導体のリーディングカンパニーであるローム株式会社が、GaNパワーデバイス事業における協業の開始を発表した。
「テクノロジー_18/06/11」

急成長を続けるパワーモジュール市場。ところで「パワーモジュール」って何？

産業機器や大型白物家電、自動車、鉄道、新エネルギーなどに使用されるパワーモジュールの市場が今年度順調だ。
　矢野経済研究所が昨年発表した「パワーモジュールの世界市場に関する調査」によると、2017年のパワーモジュール世界市場規模は40億9000万ドル。2015年から2020年までの年平均成長率（CAGR）は9.1%で推移し、2020年には58億4000万ドルまで拡大すると予測。また、2020年におけるパワーモジュールの世界需要規模は、主要市場の好調さを背景に、環境規制・省エネルギー化などの追い風を受けて数量ベースで2億個を突破、大きく成長すると見込んでいる。
「テクノロジー_2018年04月29日」