初期故障率と実環境の故障率を含む、業界初の包括的な650V GaN検証データセットを提供

米カリフォルニア州ゴリータ--(BUSINESS WIRE)--(ビジネスワイヤ) -- JEDECおよびAEC-Q101に初めて準拠した最高度信頼性650 V窒化ガリウム(GaN)半導体の設計・製造をリードするトランスフォームは本日、600V以上のGaNパワーFETに関する業界初の包括的な検証データセットを発表しました。この情報は、トランスフォームのGaN FETの出荷数が現時点で25万個を上回ったという当社の2018年12月の発表についての追加発表です。トランスフォームのお客さまがGaNデバイスを選んだ主たる要因として信頼性を挙げていますが、その背景を以下に説明します。


トランスフォームの世界技術マーケティング担当バイスプレジデントのPhilip Zukは、次のように説明しています。「電力変換市場では、品質、信頼性、性能の3つの主要素を用いて、トランジスタを評価します。当社は常に、品質と信頼性の優先が高電圧GaNの成功につながるという発想で取り組んできました。そうした戦略が良好な成果を実現していることを誇らしく思うと同時に、潜在顧客と既存顧客がGaNの真の能力を理解できるように検証データを公開することが重要だと考えました。」

検証データセットで新たに初期故障(ELF)と実環境の故障という2種類のデータタイプを利用可能にすることは、高電圧GaN FET技術におけるさらなる重要な試みです。加えてこれらのデータは、トランスフォームのGaNの信頼性が、代替ソリューションのシリコンやシリコンカーバイド(SiC)に対して競争力があり、それらを凌ぐ可能性があることを示しています。それは、トランスフォームの電力変換技術が初期成熟段階にあるのに対して、シリコントランジスタは成熟してから久しく、SiCは開発に入って10年が経過した段階だからです。

高電圧GaNの信頼性:全体像

トランスフォームの包括的なデータセットは、製品の信頼性に関する5つの要素を含んでいます。

  1. 製品の認定:JEDECおよびAEC-Q101基準への準拠。
  2. 標準的要件以上の試験:高電圧スイッチング、シングル・イベント・バーンアウト(SEB)、高温・高電圧下におけるHTOLおよびHTGB試験を含む。
  3. 真性寿命:デバイスの“摩耗”による寿命を測定、故障モードと加速要因も定義。
  4. 非真性寿命またはELF:実環境の故障率を、時間当たり故障回数(FIT)もしくは年間百万個当たり個数(ppm)で予測。保証を算出するために使用。
  5. 実環境の故障:顧客アプリケーションにおけるデバイスの実環境性能を測定。

トランスフォームの品質・信頼性担当バイスプレジデントのロン・バールは、次のように述べています。「真性寿命のデータだけでは不十分です。真性寿命の試験で得た加速要因を、初期故障試験と共に併用して、製品の初期故障率を決定します。これによりお客さまは、GaNデバイスを正確に評価できます。真性寿命データを、非真性寿命データおよび実環境の故障率と組み合わせることで、GaN FET性能に関する包括的な基準値を提供できます。」

非真性初期故障

真性故障率は、製品の信頼性に関する非現実的な楽観的指標です。一方、初期故障率とも呼ばれるELFは、FIT率とppm率により、最も現実的な指標を提供します。初期故障は、部品が故障する原因となり得る材料、設計、プロセス管理の潜在的欠陥を評価します。特にELFは、顧客が保証請求する最も大きな要因となり、通常は摩耗故障よりも早い時期に、高い割合で発生します。こうしたことから、顧客は保証のリスクやコストを決定する際に、ELFデータを使用しています。

トランスフォームのELF:

  • FIT:0.45
  • ppm:4

実環境の故障

実環境の故障は、販売した部品総数に対して、稼働中の顧客システムで故障したデバイス数を測定します。トランスフォームのFET出荷数は25万個以上、実環境での累積稼働時間は13億時間を上回り、実環境の故障は以下のようになります。

  • FIT:3.1
  • ppm:27.4(控えめな見積もり)

トランスフォームの実環境の故障率は、5 FIT未満だと報告されているSiCの故障率と合致しています。さらに、トランスフォームのppm率はアプリケーションに関わらず、時間の経過と共に減少し続けるため、現在報告されているよりも、信頼性が優れていることが示唆されています。

トランスフォームのELFと実環境の故障試験に関する詳細については、高電圧GaNスイッチの信頼性をご覧ください。

真性寿命

真性寿命とは本質的に、部品寿命を決定する唯一の要因が材料の摩耗であると仮定した場合の理論的な寿命です。このデータの作成には、“故障物理”の手法を使い、高電圧や高温で部品にストレスを与えて故障までの時間を測定し、関連モデルを構築して、最終的な寿命を予測しました。

トランスフォームの真性GaN摩耗:

  • 平均故障時間[MTBF]1:1e11時間[1100万年以上]
  • 寿命2 [100ppm]:1億時間[1万1415年]

トランスフォームについて

トランスフォームは、高電圧電力変換用途向けに、最高の性能と信頼性を備えたGaN半導体を設計・製造・販売しています。最大規模のパワーGaN IPポートフォリオ(取得済み・申請中の特許は世界で1000件以上)を持つトランスフォームは、業界で唯一のJEDECおよびAEC-Q101準拠GaN FETを生産しています。ウェブサイト:www.transphormusa.com。中国ウェブサイト:www.transphormchina.com

1 MTBFは全体数の63.2%が故障するまでの時間。

2 寿命は100ppm/年とした場合のデバイスの磨耗期間として定義。

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記事名:「トランスフォーム、最近発表したデバイスの出荷数に関して品質と信頼性のデータを発表