あらゆる電子機器が搭載する電源の役割は、入力電力を負荷である電子回路が動く電圧に変換し、電子回路が必要とする電流を供給することに尽きる。入力電力は大別すると、家庭や工場などの電力線である交流100Vまたは交流200Vと、直流電圧を出力する電池（バッテリ）に分かれる。入力電力が交流の場合は、ACアダプタまたはAC/DCコンバータによって交流を直流に変換してから、電圧変換回路（DC/DCコンバータ）を介して必要な直流電圧を供給する。入力電圧がバッテリの場合は、バッテリの出力電圧をDC/DCコンバータによって電子回路が求める電圧に変換する。

電源は物理的には、エネルギーの形を変換するシステムである。したがって理想的には無損失、すなわち変換効率100パーセントが望ましい。しかし現実的に不可能であり、100％をめざした改良が継続して行われている。

一方で、電源に求める詳細な仕様は電子機器によって千差万別であり、半導体メーカにはお客様の製品に最適な電源設計と具体的な製品供給が求められる。また、昨今の低消費電力化ニーズは、電源への要求をよりシビアにする要因ともなっており、マイコンなどの低消費電力化とは切っても切れない関係にある。

こうした背景からルネサスでは、さまざまな電源用ICと電源用個別半導体（ディスクリート）の両面にわたって研究開発を進めてきた。お客様と密接な連携を図りつつ、アナログ特有の試行錯誤を繰り返しつつ独自の設計ノウハウを蓄積し、各種の電子機器に適した電源ソリューションを展開している（図1）。

ルネサスが電源用ICで特に注力しているのが、（1）DSC（Digital Still Camera）、DVC（Digital Video Camera）など携帯機器、（2）パソコンと周辺機器（プリンタ他）、（3）AV 機器、FPD（Flat Panel Display）、白物家電、という3つのアプリケーションである。

主流となっている電源ICとしては、まず薄型テレビの電源に向けて開発した、力率改善（PFC：Power Factor Correction）ICの「R2A20112」がある。PFCは、交流電流の位相と波形を整形することで、損失（無効電力）と高調波雑音を減らす回路である。交流の商用電源を直流に変換する、AC/DCコンバータとともに使われる。

PFCの制御モードには複数の方式があるが、いずれもMOSFETスイッチとインダクタを組み合わせて使う。今回開発したR2A20112では小型化に向いた臨界モードを制御モードに採用し、2個のMOSFETを交互にスイッチングするインターリーブ動作をさせることで小型化や低雑音化などを実現した（下記解説記事参照）。

また、DSCに向けた電源用I Cとしては、DC/DCコンバータICの「R2A20010」がある。1セルのリチウムイオン二次電池または2本の乾電池を入力電力とし、DSCの各回路に電力を供給する。出力電力は8チャネルあり、DSCの電子回路が必要とする複数の電圧をこの1 個のI Cだけでまかなうことができる。8チャネル出力のなかで5チャネルはMOSFETを内蔵しており、同期整流方式と併せて外付け部品の削減と電源システムの小型化に寄与する。

今後もさらなる効率の改善を目指すとともに、周辺部品を取り込んでシステムコストの低減を図っていく予定である。

このほか、ノートPCのバッテリシステム（3～4セルのリチウムイオン電池パック）用に、マイコンとリチウムイオン電池保護ICをSiPとして1パッケージに収納した「R2J24010」を開発した。740ファミリ用エミュレータMCUの「M37512」とリチウムイオン電池保護IC「R2S20020」を組み合わせたもので、高精度の電池残量管理機能や電池保護機能などを備える。SiP化することで実装面積を大幅に削減するとともに、実装基板の配線設計の手間を減らした。

個別半導体（ディスクリート）では、ルネサスは低耐圧パワーMOSFETや中高耐圧パワーMOSFET、自動車用パワーMOSFET、カメラのストロボ用IGBT、家電用トライアック/サイリスタなどで汎用製品を提供している。マイコンやシステムソリューション事業との連動により、すでに特定の用途で強みを発揮しており、たとえばカメラのストロボ用IGBTでは、シェアで世界一である。

電源関連で注力しているのは、低耐圧パワーMOSFETである。同期整流方式のDC/DCコンバータを主な用途としている。電源側のハイサイドMOSFETと接地側のローサイドMOSFETがあり、両方のMOSFETを交互にオン/オフすることで目的の電圧と電流を出力する。DC/DCコンバータの効率はハイサイドMOSFETとローサイドMOSFETの損失に大きく左右される。ハイサイドMOSFETではゲート電荷注入量（Qg）を小さくすること、ローサイドMOSFETではオン抵抗（Ron）を低くすることが損失の低減に大きく寄与する。

DC/DCコンバータ用低耐圧パワーMOSFETには、ノートパソコン用とサーバ用がある。

ノートパソコン用では過去、何世代にもわたって改良を繰り返してきた。図2で示しているように、最新世代は第10世代に相当する。開発コード名で「JET」（ジェット）と呼ばれる世代である。DC/DCコンバータ用パワーMOSFETの総合性能を示す指標であるFOMには、Qg×Ronが使われる。前の世代（第9世代）である「Speed」（スピード：開発コード名）ではFOMが97mΩnCだったのに対し、JETではFOMを78mΩnCに減らした。およそ20％の性能改善を達成したことになる。RonとQgでみてもそれぞれ、JETではSpeedに比べて30％ずつ低減した。

サーバ用では、米Intelのマイクロプロセッサ用電源電圧制御技術「VRD（Voltage Regulator Down）」に向けたパワーモジュール「DrMOS（Integrated Driver-MOSFET）」を製品化してきた。2 個のパワーMOSFET（ハイサイドとローサイド）とゲートドライバ回路をSiP 技術によって1パッケージにまとめた製品である。現行の第2世代DrMOSでは、ローサイドのパワーMOSFETが内蔵するダイオードをpn接合型からショットキバリア型に変更し、スイッチング周波数を高めるとともに効率を高めている。

ノートパソコンやサーバなどに搭載するCPUは電源電圧の低下と電流量の増大が著しい。低電圧/大電流という電源にとって厳しい要求に対し、ルネサスのアナログ技術が的確に応えていることが分かる。

今後は、これらのパワーMOSFETやPFCICをマイコンなどと並ぶ汎用製品事業のひとつとして育成することも視野に入れ、お客様のさまざまな製品に最適な電源ソリューションをいち早く提供できる体制を整備していく方針だ。