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ホーム > ニュース > プレスリリース > シリコン(Si)基板上の窒化ガリウム(GaN)を用いた車載レーダシステム向けの集積回路を開発

シリコン(Si)基板上の窒化ガリウム(GaN)を用いた
車載レーダシステム向けの集積回路を開発

2009年6月24日
日本電気株式会社

NECはこのたび、シリコン(Si)基板上での窒化物半導体(注1)トランジスタを用いた車載レーダシステム向け76GHz帯送信アンプの動作を、世界で初めて実証しました。本送信アンプは、高い出力性能や耐圧、高温動作が可能な窒化物半導体トランジスタ集積回路をSi基板上で作動させたもので、低コスト化と高信頼性の両立につながるものです。

衝突回避を支援する車載レーダシステムは、車の電子化による予防安全システムの一つとして一部の高級車に搭載されています。しかしシステムコストが高く普及を妨げる一因となっています。
システムの低コスト化のためには、主要部のひとつで、電波の送受信を行うミリ波(注2)モジュールのコストを下げる必要があります。このモジュールを構成するミリ波送信アンプなどのミリ波集積回路は、従来、砒化ガリウム半導体トランジスタを用いて作製されてきました。しかし原料を含め、集積回路全体の低コスト化が課題となっています。
このたび開発したトランジスタは、以上の課題を解決し、低コストで信頼性の高い車載レーダシステム向けのミリ波集積回路の実現につながるものです。

このたび動作を実証した、シリコン基板上の窒化物半導体集積回路(送信アンプ)の特長は、以下の通りです。

  1. 安価で大量生産が可能なSi基板を採用したトランジスタを作製。

  2. 従来高周波化が困難であったSi基板上の窒化物半導体において、高い動作周波数(最大発振周波数160GHz)と高い耐圧(55V)を実現。これにより車載レーダシステムに必要とされる出力性能を十分にカバー。

  3. Si基板上での誘電損失の影響を抑えるコプレーナ線路(注3)を採用。これにより、Si基板の特性が引き起こす高周波信号の減衰を抑制した集積回路を実現。

  4. Si基板上の窒化物半導体トランジスタに特有の発熱、高周波信号の損失に考慮し、ミリ波領域まで対応可能なGaNトランジスタ大信号モデル(注4)と受動回路モデル(注5)を開発・採用。これにより信号増幅器として高出力・広帯域な性能を実現。

窒化物半導体送信アンプの性能

Si基板上の窒化物半導体トランジスタ
    サイズ 0.15ミクロン
    最大発振周波数 160GHz
    耐圧 55V
周波数帯域 75~81GHz
ミリ波出力 15~25mW
利得 6~9dB
動作電圧 8V
チップ面積 1.5×1.0mm2

NECでは今後も、送信アンプを始めとする各種の機能集積回路の設計・評価を行い、車載レーダシステムの3年後の実用化に向けて研究・開発を加速していく計画です。

なお、NECでは本成果を、6月7日より米国ボストン市で開催された学会「2009年IEEE マイクロ波国際シンポジウム」(International Microwave Symposium)において、10日に発表いたしました。

以上

(注1) 窒化物半導体/窒化ガリウム(GaN):

窒化アルミニウム・ガリウム(AlGaN)で構成された3.4eV以上の大きなバンドギャップをもつ半導体。高い破壊電界強度や高い電子走行速度を持ち高温・高耐圧・高出力素子として有望な材料。大きなバンドギャップを利用した青色LED材料としても広く用いられている。

(注2) ミリ波(波長10mm~1mm):

周波数30GHz~300GHzの電磁波。車載レーダーやAV機器間の通信等に用いられている。

(注3) コプレーナ線路:

基板の同一面上に電磁波の送受信を行う信号線路と接地面が位置する配線。下地となる基板の影響を受けにくいため、高周波信号の損失が少ないという特長を有する。

(注4) トランジスタ大信号モデル:

トランジスタの電流電圧特性において、幅広い動作範囲を表現するモデル。

(注5) 受動回路モデル:

供給された電力を消費・蓄積・放出する素子(抵抗・コンデンサ・コイル等)の回路モデル。

本件に関する一般のお客様からのお問い合わせ先

NEC 知的資産R&D企画本部 広報グループ
URL: 新しいウィンドウを開きます。http://www.nec.co.jp/contact/

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