時代をリードするパワーソリューション
By: Mr. Erez Sarig, Dr. Amol Kalburge | October 30, 2019
米国エネルギー情報局は、世界的な生活水準の上昇と人口増加により2050年までに世界のエネルギー消費量が2018年と比較して50％増加、電力使用量は79％増加すると予測しています。[参考文献1] 温室効果ガスの排出量（CO2など）を削減し、地球の温度上昇を遅らせるために、以下の２点が今まさに注目されています。[参考文献2]
1. 再生可能エネルギー活用の促進: 再生可能エネルギーは、エネルギー源の多様化と技術革新、およびリチウムイオン電池などの効率的かつ低コストでのエネルギー貯蔵技術の確立により、すでに急速に普及しつつあります。BP社は、2040年までに、エネルギー需要の約半分が再生可能エネルギーによって供給されると予測しています。
Source: TowerJazz
2. エネルギー効率の向上: エネルギー効率も2010年から2018年にかけて年平均2.1％で着実に向上しています。[参考文献3] しかしながら、持続的発展を継続するには、エネルギー効率を前年比で約4％向上させ続ける必要があります。 この目標を達成するために、すべての分野（産業、輸送、住宅、商業）で、電力変換、電力管理におけるパワーエレクトロニクス技術の有効活用が促進されるでしょう。
タワージャズでの取り組み：タワージャズは過去10年間、電力変換とパワーマネジメントを高効率化するためのファンドリソリューションを提供してきました。パワートランジスタのオン抵抗（Rdson）とゲート容量（Qgd）を低減させることと、受動素子の抵抗×容量寄生損失を減らすことによって、デバイスレベルでより高い電力効率を追求する取り組みです。優れた製品設計サポート環境提供とデバイス自体の進化継続により、どの世代においてもパワー回路の高集積化を実現します。180nmおよび65nm という微細CMOSデザインノードを用いることで、デジタル回路密度（ゲート/mm2）が増加し、パワーデバイスと制御回路の混載構成が容易に実現できます。
タワージャズのパワーマネジメントソリューションは、(1) 180nm BCDテクノロジー（TS18: 200mmウェハプロセス）と(2)65nm BCDテクノロジー（TPS65: 300mmウェハプロセス）の２つのプラットフォームに大別されます。
180nm BCD (TS18)
このプラットフォームは、低電圧帯から高電圧帯（現在は200Vまで。さらに高い領域に向けて進化中）までの用途にお使いいただけます。電池駆動のハイパワー器具、ハイブリッド車および電気自動車、産業用モーターなどを含む幅広い分野向けです。従来、このような高電圧帯での用途には、150mmウェハを用いた1μmデザインノードの製造プロセスが用いられており、製品のダイサイズは大きく、かつ搭載可能なデジタル回路も限られていました。しかし今や、選択可能な素子分離方式、より多岐にわたるデバイスオプション、高性能制御を可能にする規模のデジタル回路搭載などに対応できるパワープロセスプラットフォームがお客様から求められるようになっています。180nmテクノロジープラットフォームは、これらの要件を十分に満たし、各アプリケーションに向けてより良いソリューションを提供します。
タワージャズの180nm BCDテクノロジーラインナップは、ブレークダウン電圧140Vの低オン抵抗パワーLDMOS、ブートストラップダイオード、および140Vまでのフローティング構成が可能なバルクプラットフォームを有します。これにより、上記の市場要望に合致し、かつ高い信頼性を有するゲートドライバーICやDCDCコンバーターの設計が可能になります。また、200Vまでの電圧拡張を可能にするSOI（Silicon on Insulator）オプションもラインナップに含まれています。分離方式は異なってもCMOS回路は再利用できるため、回路変更リスクを抑え、設計時間も短縮できます。
65nm BCD (TPS65)
デザインノードを一気に65nmにまで微細化することによって、動作電圧24Vまでの低・中電圧帯をお使いのお客様にとって、デジタル回路密度の面で比類なき優位性をお届けします。大規模で多様化する市場に対応するために、当社TPS65 BCDプラットフォームは、高効率・高密度の超低オン抵抗デバイスと、高電流用途に対応した非常に厚い上層メタルオプションをそろえております。高性能パワーデバイスを65nmプラットフォームに搭載することで、回路設計者はBCDプロセスにおいて最も高密度のデジタルライブラリを利用できます。当社は、競争の激しい市場で設計者が直面するコスト課題を当初から考慮することで、プロセス工程数を最小限に抑えた中で競争力あるデバイスを実現しました。次世代モバイルデバイス向けPMICからパワー/ロジック混載モーター制御IC、および高出力ディスクリート/マルチチップモジュールソリューションまで、65nmBCDは今日、電力効率、パワーデバイス密度、および制御回路搭載容易性という3つの見地からのパワーマネジメント性能比較において、クラス最高と評価されています。
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180nm BCD (TS18)
Supporting the market of high power battery-operated power tools, hybrid and electric vehicles, and industrial motors, requires power ICs to sustain higher voltages (up to 200V and growing). Traditionally, such high-voltage technologies were built in 1um 6” process nodes with large die size and limited digital integration capabilities. Nowadays, companies are seeking high-voltage power management platforms that include multiple isolation schemes, rich device options and digital integration for smarter control. A 180nm technology platform highly suites these requirements and provides improved solutions for such applications.
TowerJazz’s 180nm BCD technology offers a complimentary platform that includes a low Rdson power LDMOS with 140V breakdown voltage, bootstrap diodes, and capabilities to float at these elevated voltages on bulk substrate up to 140V. These enable robust gate driver ICs and DCDC converter designs that are ideally suitable for the above markets. This platform also includes an SOI (Silicon on Insulator) option that allows voltage extension of 200V. It also enables to speed up design time with lower risks as circuits can be reused with different isolation scheme.
65nm BCD (TPS65)
We identified early on that for higher digital integration, leapfrogging to 65nm would provide unparalleled advantage to our customers for sub-24V applications. To serve this large and diverse market, we introduced our industry leading TPS65 BCD platform with highest power efficiency and density using its ultra-low Rdson devices and very thick top metallization supporting high-current applications. Integrating high performance power devices on a 65nm platform allows designers to benefit from the densest digital library on a BCD process. We have developed this offering keeping in mind cost constraints designers face in these competitive markets, with innovative device designs that require minimal process steps. From a PMIC for the next generation mobile devices to embedded motor controller and high power discrete / multi-chip module solutions, the 65nm BCD is today by far the best-in-class technology as measured by three power management figures of merit: power efficiency, power density and digital integration.
Mr. Erez Sarig
Director of Power Management Business Development & Marketing
Erez Sarig was appointed Director of Business Development & Marketing in 2016 after serving as Director of Europe Sales from 2014 to 2016. From 2007 until 2014 he managed the Design team in TowerJazz’s design center after serving 6 years as an analog design expert .
Dr. Amol Kalburge
Senior Director RF & HPA Strategic Marketing
Dr. Amol M Kalburge serves as Sr. Director of Strategic Marketing for TowerJazz and Head of the Automotive Program. He has held various positions of increasing responsibility at Jazz Semiconductor, including Director of Process and R&D Engineering and Manager of Device Technology.
