GaN 전력 변환 기술에 대한 보고서 – 다이나믹맵

출판: ネオテクノロジー(NeoTechnology)  출판년월:2022년06월

GaN電力変換技術 – ダイナミックマップ
네오테크놀로지 「GaN 전력 변환 기술」은 GaN(질화갈륨)을 이용한 전력 변환 기술에 주목해, 일본의 관련 특허 정보를 제공합니다.

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구성 일본어조사보고서(온라인 액세스)

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ネオテクノロジー「GaN電力変換技術」はGaN(窒化ガリウム)を用いた電力変換技術に注目し、関連特許情報を提供します。

이 보고서는 신기술의 다니나믹 맵 시리즈에 속하는 보고서입니다.
다이나믹 맵은 온라인상에서 관련 특허정보를 제공하고 검색 · 열람도 가능한 온라인 데이터베이스입니다. 자세한 내용은 여기를 참조하세요.

 

当レポートについて

GaN(窒化ガリウム)を用いた電力用トランジスタは、同じワイドバンドギャップ半導体のSiC(炭化珪素)よりも高速なスイッチングが可能です。GaNパワー半導体デバイスとZVS(ゼロ電圧スイッチング)などの回路技術を組合せることにより電源回路を高効率化、低ノイズ化でき、パワートランスやインダクタ、入力フィルタなどの重量の重い受動部品も小型・軽量になります。
また、これまでの横型GaNパワー半導体に対して、縦型GaNパワー半導体は特に大電流化が実現できます。
次世代GaNパワー半導体の研究開発では、回路技術と一体に取り組むデバイス技術が重要です。
今後、小型化・高効率化が求められるPC用アダプタ、データセンター用サーバ、マイクロインバータ、車載充電器などの分野で、GaNパワー半導体デバイスの市場に着目しました。

本書は、GaN電力変換技術に関する最近の特許情報を、技術と企業の動向探りとし調査しました。


GaN(질화갈륨)을 이용한 전력용 트랜지스터는 동일한 와이드 밴드 갭 반도체의 SiC(탄화규소)보다 고속의 스위칭이 가능합니다. GaN 파워 반도체 디바이스와 ZVS(제로 전압 스위칭) 등의 회로 기술을 조합함으로써 전원 회로를 고효율화, 저노이즈화할 수 있어 파워 트랜스나 인덕터, 입력 필터 등의 무거운 무거운 수동 부품도 소형·경량 됩니다.
또, 지금까지의 횡형 GaN 파워 반도체에 대해서, 종형 GaN 파워 반도체는 특히 대전류화를 실현할 수 있습니다.
차세대 GaN 파워 반도체의 연구 개발에서는 회로 기술과 일체로 작업하는 디바이스 기술이 중요합니다.
향후 소형화·고효율화가 요구되는 PC용 어댑터, 데이터 센터용 서버, 마이크로 인버터, 차재 충전기 등의 분야에서 GaN 파워 반도체 디바이스의 시장에 주목했습니다.

이 책은 GaN 전력 변환 기술에 관한 최근의 특허 정보를 기술과 기업의 동향 탐색으로 조사했습니다.

■本書

本書では、市場規模が大きな電力変換分野で用途拡大を図るパワーデバイス技術の最近の動きを、電力変換回路にGaNトランジスタを用いる回路側の技術観点と、電力用パワーデバイスの高電流密度化や高耐圧化などのパワーデバイス側の技術観点の両方から、特許情報を調査しました。

【調査対象技術 – 조사대상기술

発明の特徴としてGaNを特定し、GaNならではの機能を特徴付けしている発明を取り上げました。

  • 高周波スイッチング動作よる損失を低減するための技術
    고주파 스위칭 동작으로 인한 손실을 줄이기위한 기술
  • 過電圧に対する保護や故障時に動作を継続するための技術
    과전압에 대한 보호나 고장시에 동작을 계속하기 위한 기술
  • ノーマリオン特性に対してゲート駆動方法を改善するための技術
    노멀리온 특성에 대해 게이트 구동 방법을 개선하기 위한 기술
  • 集積化により小型化、低ノイズ化するための技術
    집적화에 의해 소형화, 저노이즈화하기 위한 기술

など、を調査の対象としました。

【調査対象とした期間】

2022年5月26日時点で権利が生きている登録特許と、特許庁係属中の国内公開特許を対象としました。なお実用新案は除きました。

1254件を調査、996件を抽出し、7つの技術分類に整理しました。

2022년 5월 26일 시점에서 권리가 살아 있는 등록특허와 특허청 계속 중인 일본국내공개특허를 대상으로 했습니다. 또한 실용 신안은 제외했습니다.

1254건을 조사, 996건을 추출하여 7가지 기술분류로 정리했습니다.


목차

【技術分類】

損失低減
出力容量の増大による高周波動作時の損失増加の抑制など、損失低減に関する技術

保護・安全機能
アバランシェ性能を持たないことに対する過電圧保護機能やトランジスタは介護も継続動作する機能などに関する技術

ゲート駆動回路
ノーマリオン型トランジスタをノーマリオフ駆動するなど、ゲート駆動回路に関する技術

半導体モジュール
ブリッジ回路の上アームと下アームのスイッチ素子やドライバを集積化した半導体モジュールに関する技術

その他
GaNパワー半導体のデバイス構造や製造工程に関する技術など、上記の分類(A~D)に属さないGaNパワー半導体素子に関する技術

参考情報1
上記分類には該当しないが、ノイズとして排除するより技術的に参考例として収録しておきたい特許情報等

GaNに限らず、ワイドバンドギャップ半導体(SiC、GaN、酸化ガリウム、ダイヤモンドなど)を用いることを特徴にしている特許情報

参考情報2
上記分類には該当しないが、ノイズとして排除するより技術的に参考例として収録しておきたい特許情報等

ワイドバンドギャップ半導体を用いてもよいと明細書に記載している発明を含みます(いわゆる拡張記載など)


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