GaN（窒化ガリウム）パワーデバイスの採用は、EVオンボードチャージャー（OBC）での実績を足がかりに産業分野へと拡大している。SiCが主に800V超の高電圧系で強みを持つのに対し、GaN-on-Siは650V以下の中電圧帯で高スイッチング周波数・小型化・低損失を両立できる点が競争優位だ。2026年現在、産業用電源・通信インフラ・データセンター向けにGaN採用が加速しており、シリコンパワーデバイスの置き換えが本格化している。
GaN-on-Siの物性的優位——なぜ高周波・低損失が両立できるか
GaNはシリコンと比較してバンドギャップが約3倍（3.4 eV）、電子移動度が高く、飽和電子速度が大きい。この物性の組み合わせが、同一チップ面積でのオン抵抗をSi MOSFETより大幅に低減しながら高耐圧を実現することを可能にする。特にGaN-on-Siのデバイス構造（高電子移動度トランジスタ：HEMT）では、2次元電子ガス（2DEG）チャネルが高い電子移動度を提供するため、スイッチング速度がSiの10〜20倍に達する。
スイッチング速度が上がると何が変わるか。スイッチング損失が周波数に比例するため、従来のSi MOSFETで100kHzの設計がGaN-on-Siでは1MHz以上で動作可能になる。スイッチング周波数が高くなるほど、平滑コンデンサ・インダクタのサイズが小さくて済む。電源システムの体積・重量削減に直接つながるのがこの特性だ。
GaN-on-Si vs GaN-on-GaN vs SiCの棲み分け
GaN基板の違いが用途の棲み分けに直結する。GaN-on-Siはシリコンウェハを使うため製造コストが低く、量産立ち上げが容易だ。GaN-on-GaN（GaN on GaN基板）は高電子移動度でさらなる高周波・高電圧に対応できるが、コストが桁違いに高い。産業用途ではGaN-on-Siが現実解として広く採用されている。
GaN-on-Si（産業主流）
Si基板を使うため既存半導体製造ラインを流用可能。コスト競争力が高く、650V以下の電源・モーター制御向けに量産が進む。EPC・Navitas・STMicroが主要サプライヤー。8インチウェハでの製造が可能で、今後さらなるコスト低下が見込まれる。
GaN-on-GaN（RF・特殊用途）
自己基板のため結晶品質が高く、数kVの高電圧動作が可能。通信基地局のRFアンプや研究用途が中心。製造コストが高く産業用電源での採用は限定的。将来的な1,700V以上の電圧帯での採用が研究段階にある。
SiC（高電圧帯の競合）
650V超の高電圧・高温環境ではSiCが優位。EVメインドライブ・鉄道・産業大型インバーターが主戦場。GaN-on-Siとは電圧レンジで棲み分けが成立しており、設計者は用途ごとに両者を使い分ける。
産業用途別の採用実態
データセンター電源（PSU）
48V中間バスから12Vへのダウンコンバート段でGaN採用が拡大。スイッチング周波数を1MHz超に設定できるため、インダクタ・コンデンサを大幅に小型化できる。Tier1 OEM向けPSU設計に採用実績あり。80 PLUS Titaniumグレード（効率96%超）達成の鍵になっている。
産業用モーター制御（低電圧帯）
200V系の小型モータドライブでGaN採用が始まっている。BLDC制御・サーボアンプ向けに、高スイッチング周波数による電流リプル低減と筐体小型化が評価されている。FA（ファクトリーオートメーション）機器の省エネ規制強化が採用加速の追い風になっている。
通信インフラ電源（48V系）
5G基地局の電源ユニットでGaN採用が進む。従来シリコン比でフットプリントを30〜40%削減できるとされ、基地局の設置・保守コスト削減に寄与するとして採用事例が増えている。5G基地局の世界的な展開が長期的な需要基盤になっている。
EV充電器・OBC
EV向けオンボードチャージャー（OBC）がGaN採用の先行分野。22kW以上の急速OBCでGaN採用が拡大しており、車載グレードの信頼性実績が蓄積されている。充電器の小型化と高効率化要求が設計者のGaN選択を後押ししている。
GaN-on-Si固有の設計課題——採用前に知っておくべき2点
GaN-on-Siは高い性能を持つ一方、Si MOSFETにない設計上の留意点がある。調達・設計両面でこれらを把握しておくことが、スムーズな採用につながる。
ダイナミックオン抵抗（Dynamic Rds(on)）の増大：GaN-on-Siデバイスはスイッチング後のオン状態でRds(on)が一時的に増大する現象がある。この増大はトラップ準位に起因し、高温・高負荷サイクル条件で顕著になる。2023〜2025年にかけてメーカーの改善が進んでいるが、定格電流付近での動作設計では実測での確認が不可欠だ。
ゲートドライブ設計の制約：eGaN（エンハンスメントモード）GaN-on-Siデバイスはゲート閾値電圧がSi MOSFETより低く（1〜2V）、ノイズによる誤動作リスクがある。ゲートドライブ回路のレイアウト・PCB設計にSiより高い精度が求められる。この点でのサポート体制がサプライヤー選定に影響する。
リファレンスデザインの充実度
主要サプライヤー（EPC・Navitas・STMicro・TI）は用途別リファレンスデザインを公開している。採用前に自社用途に近いリファレンスデザインがあるかを確認することで、設計工数を大幅に削減できる。
LTSpice・PLECSモデルの提供
シミュレーション用のデバイスモデルが提供されているかを確認する。提供されていない場合、回路シミュレーションの精度が下がり、試作での手戻りが増える。
アプリケーションエンジニア対応
GaN-on-Si特有のゲートドライブ設計・PCBレイアウトに関する技術サポートが受けられるかを評価する。産業用途での採用初期は技術的な課題が多く、サポート品質が採用成功を左右する。
主要サプライヤーの比較と特徴
EPC（Efficient Power Conversion）
eGaN FETの先駆者。産業・医療・航空宇宙向けの高信頼性品に強み。パッケージレス（ランドグリッドアレイ）でPCBへの直接実装が特徴。小型・高周波設計向け。
Navitas Semiconductor
GaNFast技術でドライバIC内蔵GaNパワーICを展開。設計複雑度が低く、AC/DCアダプター・OBC・産業用電源への採用が多い。Infineonによる買収完了後もブランドを維持している。
STMicroelectronics
MastGaN技術でドライバ内蔵パワー段を提供。欧州での産業・白物家電向けの採用実績が豊富。SiC製品との組み合わせでトータルパワーソリューションを提案できる強みがある。
Texas Instruments
LMG系GaN電源ICでデータセンター・通信インフラ向けに注力。TIの豊富な周辺ICとのエコシステムが強みで、評価ボード・設計ツールの充実度が高い。
調達先評価の着眼点
GaN-on-Siサプライヤーを評価する場合、製品ロードマップ・応用サポート体制・耐圧帯のラインアップが評価基準になる。また、GaN-on-Si特有の課題として「ダイナミックオン抵抗（ron増加）」と「ゲートドライブ回路の設計制約」があるため、応用設計サポートの充実度が導入スピードに大きく影響する。採用判断にあたっては技術サポートの実績を事前に確認しておくことが重要だ。
長期調達の観点では、GaN-on-Si需要がデータセンター投資の拡大とともに急増している中で、主要サプライヤーの生産能力増強計画と長期供給コミットのポリシーを確認することが供給リスク管理の基点になる。産業用途ではデータシートのEOL（製造中止）通知ポリシーを事前に確認し、20〜25年の設備寿命に対応した部品調達計画を立てることが推奨される。