ST、RFパワー市場向けに独自の先進技術を採用した新製品を発表

　

　STMicroelectronicsは、従来のLDMOS技術を改良し、システム性能を向上させた「STH5P LDMOS」プロセスを採用したRFパワー・トランジスタ「LETファミリ」を発表した。

　セキュリティ・サービス、緊急サービス、商用通信などの事業者が使用する無線基地局やリピータといった設備では、歪みの低減と同時に高い周波数で高RFパワー出力を達成する必要があり、このような相反する目標により、設計が複雑化し、余分なコストが発生しているが、同社では同製品を用いることで、そうした目標を達成することが可能だと説明している。

　具体的には、STH5Pにより電力飽和能力が向上したほか、大電力レベルでの歪みの最小化が図られた。また、リニアリティ、耐久性および信頼性の改善が施されており、2GHzまでの周波数で動作が可能で、従来のLDMOSプロセスを使用したデバイス比で、性能ならびに効率が10～15%向上しているという。

　さらに、従来製品比でゲインは3dB高くなったため、アンプ設計の簡略化が可能となり部品点数の最小化が可能となったほか、ブレークダウン電圧の65Vから80Vへの上昇、熱性能の改善などにより、信頼性および負荷不整合能力の向上も図られている。

　すでに同ファミリとして6製品が量産中で、その他5製品の量産も2011年第4四半期に開始する予定。単価は1000個購入時で約31ドル～128.7ドルとなっている。

　 STMicroelectronicsの新たなRFパワー・トランジスタ「LETファミリ」

Cypress、静電容量式マトリックスボタンシステム向けソリューションを発表

　

　Cypress Semiconductorは、ファームウェアを書いたり、新しいソフトウェアツールを覚えることなく、最大4 ×4のボタンを持つ静電容量式マトリックスボタンシステムの構築を可能にするCapSense Expressの次世代ソリューション「CY8CMBR2016」を発表した。

　マトリックスシステムは、通常さまざまな産業機器アプリケーションのキーパッドで見られる縦と横のボタン配列を指すが、同製品に搭載されるオートチューニング・アルゴリズム「SmartSense」を利用することで、システムのチューニングを不要にすることが可能となるほか、動作時の環境補償を提供することも可能となる。

　また、一般的な「キーパッドスキャン」と「真理値表」のホストインタフェースプロトコルに対応しており、既存のプロセッサのファームウェアを活用することが可能なほか、マルチタッチを特長としており、各種ユーザーインタフェースモードを利用するのに複数のボタンを同時に押す必要があるマトリックスアプリケーションにも対応することができる。

　1.71V～5.5Vの範囲で動作し、さまざまな安定化および非安定化バッテリアプリケーションに対応しており、動作モード時の消費電流はボタン当たり15μAを実現している。

　さらにSmartSenseのオートチューニングは、各ボタンに対して容量のベースライン値やタッチの検出のスレッショルド値をダイナミックに最適化するものであり、これにより温度、湿度、およびノイズなどの環境状態が変化した時に、起動時および動作時の容量検出範囲が最適となるよう調整することが可能となる。そのため、メーカーの規模に関わらず、チューニング時間の節約が可能となり、製造公差のわずかな違いだけでも発生しうる歩留りの低下を防ぐことができると同社では説明している。

　加えて、他のソリューションではPCBやオーバーレイの違いに対応するのにそれが必要になる追加のテスト工程を省略することも可能となるという。

　なお、同製品はすでに48ピンQFNパッケージにて量産出荷が開始されている。

　CapSense Expressの次世代ソリューション「CY8CMBR2016」のパッケージイメージ

ST、168MHz動作のCortex-M4コア搭載マイコン4ファミリを発表

　

　STMicroelectronicsは、ARM Cortex-M4コアを搭載した32ビットマイコン「STM32F4シリーズ」を発表した。ベースとなる「STM32F405x」、USB OTG×2やイーサネットMACを搭載した「STM32F407」、それぞれに暗号/ハッシュプロセッサを搭載した「STM32F415/417」の4ファミリが用意されており、ターゲットはローエンドMPUやDSP、高性能マイコンなどがカバーしていた領域と同社では説明している。

　STが提供するCortexマイコンの各カバー領域と性能

　同シリーズは90nmプロセスを採用し、コア電圧1.2Vで最大168MHz(210DMIPS)で動作。シングルユニットDSP命令のサポートやFPUの搭載、そしてSRAMの大容量化(192KB)が図られたほか、最大1MBのフラッシュメモリ、画像処理、コネクティビティ、ハッシュ/暗号化などのペリフェラルも搭載されている。

　STM32F4のブロック図(左)とそのイメージ

　また、独自技術として「ARTアクセラレータ」と「マルチレベルAHBバスマトリクス」を採用することで、さらなる高性能化を図っている。ARTアクセラレータは、データ用とインストラクション用のキャッシュで、高速処理を行う際のフラッシュメモリとCPUとのアクセス時に生じるウェイトを最小限に抑えるためのプリフェッチバッファという位置づけとなっている。

　具体的には、64個のインストラクション向け、8個のデータ向けの128ビットバッファを用意。起動時にこのバッファに条件分岐やサブルーチンなどの命令を先に収納しておくことで、フラッシュメモリへのアクセス頻度を減らし、処理の高速化を図ることが可能になるというもので、特に64個のインストラクション用バッファを活用することで、たいていの命令はフラッシュメモリから呼び出すことなく、高速に処理することができるようになるとしている。

　 独自アーキテクチャのARTアクセラレータ。128ビットのバッファを多数用意することで、わざわざメモリまでアクセスする頻度を減らし、処理の高速化を図ることを可能とした

　一方のマルチレベルAHBバスマトリクスは、標準的な処理では1つのバス上でさまざまな処理を行うが、これだと複数の高速ペリフェラルを行うには処理が煩雑化してしまっていた課題に対し、7レイヤで構築される複数バス構成へと変更することで、複数の高速ペリフェラルが同時に動いた場合でも別々のバスで処理することを可能とし、最適処理を実施することで、リアルタイム性を向上させることが可能になるというものとなっている。

　マルチレベルAHBバスマトリクスの概要。7レイヤでバスを構成することで、リードとライトの並行処理などが可能となる

　なお、すでに4ファミリともに量産出荷は開始しており、価格はパッケージなどで異なり、1000個購入時で約5ドル程度からとしている。

　STM32F4シリーズの製品ポートフォリオ

ソニー、0.74型4Kプロジェクタシステム用ディスプレイデバイスを開発

　

　ソニーは、0.74型で4K(885万画素)を実現したホームシアタープロジェクタ用ディスプレイデバイス「0.74型4K SXRD(Silicon X-tal Reflective Display)」を発表した。

　同社は、デジタルシネマ用として「1.55型4K SXRD」をすでに商品化しているが、今回ホームシアタープロジェクタ向けに、従来プロセスよりも微細な0.18μm MOSプロセスを採用したほか、液晶駆動の最適化による画素電極電圧の低下を図り、画素駆動回路面積を縮小したことで、画素ピッチを従来の7μmから4μmへと微細化し、0.74型ながら有効885万画素(水平4,096×垂直2,160)を実現した。

　また、プロジェクタの内部において、使用環境によっては光学部材やパネル温度が変化してしまうが、高精細な4μm画素ピッチでは、環境温度による部材の膨張などに起因した、かすかなパネルの位置関係の変化が課題となるため、今回、材料と形状を最適化した新たなパッケージを開発することで、赤・緑・青3枚のパネルの位置合わせを正確に保ちつつ、熱伝導性の良い材料を使うことで冷却性能を向上させ、従来より輝度を上げても解像感と色再現性を高品位に維持することに成功した。

　画素間スペースは0.2μm、開口率90%で液晶セルギャップは2μm以下、階調特性12bit、フレームレート120Hzという特性となっており、同製品は、同社の4Kホームシアタープロジェクタ「VPL-VW1000ES」に採用されている。

　0.74型 4K SXRD

　0.74型4K SXRDの断面図

産総研、結晶系Si太陽電池向け銅ペーストを開発

　

　産業技術総合研究所(産総研) フレキシブルエレクトロニクス研究センター 印刷エレクトロニクスデバイスチームの徳久英雄 主任研究員、吉田学 主任研究員らの研究チームは、ナプラの関根重信氏が開発した、低温プロセス用銅ペーストを利用して、低損傷印刷製造技術による結晶系Si太陽電池の配線・電極の形成に成功したことを明らかにした。

　太陽電池のさらなる普及に、これまで以上に製造コストの低減が求められるようになっている。低コスト化としては、セル効率の向上などに加え、セルの実装製造プロセスのコスト低減なども重要で、近年、銀ペーストなどを用いた太陽電池セルの電極・配線の印刷製造にも注目が集まりつつある。しかし、最近はペースト材料となる銀価格が高騰しているため、銀の代替となるさらなる安価な金属ペーストの開発が求められるようになってきている。

　銅は、銀とほぼ同等の導電性を持ちながら、銀より2桁安価である。しかし、銀代替のためには、銅の酸化や基板中への拡散など解決すべき課題が残されているほか、高効率太陽電池セル、例えばヘテロ接合太陽電池セルなどは、デバイス性能の熱劣化を防ぐため、製造プロセスの低温化(200℃以下)も必須とされており、そうした印刷法を適用できる低温焼成型銅ペーストの開発が求められており、産総研でも印刷法によるデバイス製造技術としてプラスチックフィルムなどへの適用を図り、ディスプレイやセンサ、RFIDタグなどの開発を行ってきた。

　一方ナプラは、独自に開発した偏析しない均一組成のナノコンポジット構造粒子作製法を活用することで、融解後も等軸晶を形成する低融点合金の開発・量産化に成功しており、これらの低融点合金を用いて、低温焼成型合金ペーストの開発を行ってきていた。そこで今回両者は、結晶系のSi太陽電池セルの製造に対し、これらの技術を適用することで低コスト化が図れるかどうかの検討を行った。

　具体的にこの銅ペーストは、主に偏析しない均一組成のナノコンポジット構造粒子作製法によって作られた低融点合金と銅粉とを混合して作製されたもので、銅ペースト内の低融点合金は150℃以下で融解し、銅の粒子間および銅粒子中へ拡散し、合金化することによって金属結合を形成し、導電性を向上させることが可能だ。

　現行の結晶系Si太陽電池用銀ペースト(左)と今回開発した銅ペースト(右)の構造。上が印刷後の顕微鏡写真、下がその3Dイメージング

　また、この融解した低融点合金が銅粒子を覆うので、銅粒子の酸化や、銅原子の基板などへの拡散が抑制されるという特長も持っている。

　 低融点合金融解前後の性質変化(構造、導電性)

　粒子の断面の電子顕微鏡写真を見ると、低融点合金が銅粒子中に拡散することで、空隙の少ない金属導電体を形成することが見て取れる。従来の樹脂銀ペーストでは、樹脂がバインダとなり銀粒子を接触させ、導電性を向上させる役割を果たしているのに対し、今回の銅ペーストでは、低融点合金がバインダとなり銅粒子間を接触させることで導電性を向上させている。

　 ナプラが開発した銅ペースト(左)と市販樹脂銀ペースト(右)の電子顕微鏡写真

　この銅ペーストを用いて、スクリーン印刷法で導体パターンを印刷形成し、加熱温度200℃以下で焼成したところ、線抵抗率は3×10-5Ω・cmを示し、市販の銅ペーストより低く、市販の銀ペーストに匹敵する値を示した。

　また、太陽電池セルを構成するITO透明電極上にパターンを印刷形成して接触抵抗率を評価したところ、現行の太陽電池に用いられている銀ペーストよりも低く(5.3×10-4Ω・cm2)、太陽電池の高効率化に寄与できることも判明した。

　開発した銅ペーストとの抵抗率の比較

　すでにこの接触抵抗率は、印刷形成したパターンを大気中に半年以上(7カ月)放置しても変化せず、高い耐久性を示すことを確認してあるほか、電極を標準剥離テスト(テープテスト)で評価した結果、まったく剥離が見られない高い接着性を示すことも確認されている。

　これらの結果、同銅ペーストはこれまで主流であった銀ペーストによる太陽電池用電極部材の形成に代替し得るものとして、高いポテンシャルを持つとの結論となった。

　現状は焼成温度は最高加熱温度200℃とされているが、合金ペーストの混合成分や組成比を最適化することで低融点合金の融点(143℃)程度までの低温焼成が可能だという。また、成分調整により電極仕事関数の制御も可能であり、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)などのプラスチックフィルム基板を用いたフレキシブルディスプレイやセンサなどの、情報端末機器デバイスの製造にも適用が期待できると研究グループでは説明しており、今後は、環境試験を行うとともに、長期耐久性、安定性を評価し、早期製品化を目標とするほか、高効率太陽電池セルに電極材料として用いて、低コスト化、高効率化の早期実現を目指していくとしている。