8GHzで世界最高効率74.3％のGaNパワーアンプを開発：組み込み開発ニュース

富士通は、パワーアンプにおいて、周波数8GHzで世界最高の電力変換効率74.3％を達成する技術を開発した。GaN-HEMTに絶縁ゲート技術を適用し、高効率と高出力の両立に成功した。

[MONOist]

　富士通は2026年3月5日、第6世代移動通信システム（6G）の候補周波数帯であるFR3や、レーダーに用いられるX帯（8G〜12GHz）において、世界最高の電力変換効率を達成する技術を開発したと発表した。

　GaN-HEMT（窒化ガリウム-高電子移動度トランジスタ）において、高品質な絶縁ゲート技術を導入することで、8GHzの周波数で74.3％の電力付加効率（PAE）と、9.8W/mmの出力密度を同時に達成した。

　従来のGaN-HEMTは、ゲート電極に金属と半導体を直接接触させるショットキー接合を用いていたが、大電力動作時に発生する漏れ電流による効率低下が課題であった。同社は、ゲート金属とGaN半導体の間に窒化シリコンアルミニウム（SiAlN）の絶縁膜を挿入した「金属-絶縁体-半導体（MIS）型」構造を開発。有機金属化学気相成長法（MOCVD）を用いて半導体の結晶成長直後に絶縁膜を形成することで、半導体界面の高品質化を可能にした。

　さらに、SiAlNとSiNを積層してゲートフィールドプレート構造を形成し、高電圧時の電界集中を抑制した。本技術は3GHz帯でも80.6％のPAEおよび10.5 W/mmの出力密度を記録しており、幅広い周波数への適用が可能だ。

　今後は実装技術の開発と信頼性評価を進め、ミリ波やサブテラヘルツ波デバイスへの応用を通じて、ワイヤレス機器のさらなる省電力化を目指す。

MISゲートを有するGaN-HEMT断面模式図［クリックで拡大］ 出所：富士通

GaN-HEMTのゲート特性 出所：富士通

GaN-HEMTのパワー特性 出所：富士通

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