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Volume 46 (2005/05/25)
NECエレクトロニクスのパワーマネジメントデバイスへの取り組み
セットの低消費電力化、小型化に貢献するパワーMOSFET
NECエレクトロニクスは、かねてよりパワーマネジメントデバイスに対して積極的に取り組み、その時代を代表する幅広いセットに対し、パワーMOSFETをはじめとしてダイオード、トランジスタなどの半導体を開発、製品化してきました。現在、自動車電装機器やパソコン、携帯電話向けを中心にセットの低消費電力化、小型化に貢献するパワーマネジメントデバイスを提供しています（図1）。そこで今回は、デスクトップパソコン用マザーボード、ノートパソコン、携帯電話用バッテリのそれぞれのセットで活躍するパワーMOSFETを紹介します。
マザーボードとノートパソコンにおけるパワーMOSFETの役割
インターネットの普及によりパソコンのさらなる高機能化、高速化が求められており、その心臓部のCPUには大きな負荷がかかっています。それにあわせてCPUの消費電力も増えており、発熱も大きくなっています。主にCPUの電源まわりに使用されているパワーMOSFETは、オン抵抗といわれる電流が流れた時（オン状態）に発生する抵抗値を小さくすることで、電流は流れやすくなり、発熱を抑える役割を担っています（図2）。そこでNECエレクトロニクスでは、マザーボードの同期整流方式DC-DCコンバータ電源のローサイドスイッチ向け2SK3993でUMOSⅣと呼ばれる0.25 μmプロセスを採用し、Typ2.7mΩ@VGS=10Vの業界トップクラスの低オン抵抗を実現することで、発熱の低減に貢献しています。
また手軽に持ち運びができるノートパソコンでは、バッテリは長時間駆動が求められており、そのためには低消費電力でロスを少なくしなければなりません。消費電力は、電流やオン抵抗を低くすることで抑えることができますが、バッテリの回路部分に使用されているパワーMOSFETはその役割を担っています（図3）。NECエレクトロニクスでは、 μPA2707GRで業界トップクラスの3.4mΩの低オン抵抗を実現し、またゲート及び帰還容量特性を最適化することで、ハイサイド素子のターンオン時に発生する貫通電流を極小化しました。これにより、低消費電力化による長時間のバッテリ駆動の実現に貢献しています。さらにヒートスプレッダと呼ばれる放熱板を下部につけたパッケージをラインナップとして揃えており、発熱の低減も実現しています。
携帯電話のバッテリ保護に貢献
携帯電話のバッテリ保護という用途でもNECエレクトロニクスのパワーMOSFETは活躍しています。携帯電話のバッテリに内蔵された保護回路では、パワーMOSFETが過充電や、過電流を停止して事故を未然に防止しています（図4）。またノートパソコンと同様に、1回の充電で長時間使用するためには、パワーMOSFETのオン時のロスを抑えることが必要です。NECエレクトロニクスではバッテリ保護用途に適したパワーMOSFETを取り揃えています。特にμPA2450BTLは、幅2mmの「6ピンHWSONパッケージ」を採用し、0.25 μmプロセスの採用とワイヤレスボンディング実装技術により低オン抵抗を実現することで、携帯電話の小型・薄型化と長時間使用を共に実現しています。
NECエレクトロニクスでは、このように各分野のニーズに対応した低オン抵抗のパワーMOSFETを豊富に取り揃え、今後もパワーマネジメント分野で積極的に取り組んでいきます。
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