近年來，在新能源汽車、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G通信，以及消費(fèi)電子等領(lǐng)域的需求拉動下，以氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等為代表的第三代半導(dǎo)體，憑借各自高頻、高壓等諸多優(yōu)勢異軍突起，成為了備受關(guān)注的下一個(gè)技術(shù)方向。

作為全球知名的半導(dǎo)體制造商，ROHM（羅姆）自然也觀察到了氮化鎵和碳化硅市場的發(fā)展前景，并且已經(jīng)著手布局了相關(guān)產(chǎn)品線，蓄足力量迎接市場的強(qiáng)勁增長?；诙嗄攴e累的豐富半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝技術(shù)，羅姆開發(fā)了顛覆傳統(tǒng)的氮化鎵品牌——EcoGaN?系列產(chǎn)品，旨在進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)應(yīng)用產(chǎn)品的節(jié)能和小型化。

為了讓大家全面地了解這一品牌，以及基于EcoGaN?系列的創(chuàng)新型電源解決方案，近日羅姆半導(dǎo)體（北京）有限公司技術(shù)中心總經(jīng)理水原德健先生在媒體溝通會上對其進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并分享了相關(guān)領(lǐng)域的市場趨勢與技術(shù)發(fā)展。

立足技術(shù)，潛心研發(fā)

據(jù)了解，羅姆在電源領(lǐng)域的產(chǎn)品覆蓋了從功率器件到驅(qū)動IC，再到功率模塊和電阻等。這其中，在功率器件方面，羅姆不僅擁有硅、碳化硅和氮化鎵等主流的半導(dǎo)體材料相關(guān)產(chǎn)品，還有IGBT、SJ-MOSFET、SBD和FRD等其它功率半導(dǎo)體器件。而羅姆研發(fā)氮化鎵相關(guān)產(chǎn)品，最早可以追溯到2006年。

（羅姆在電源領(lǐng)域的舉措）

據(jù)水原德健介紹，氮化鎵是一種重要的功率半導(dǎo)體材料，與硅和碳化硅相比，雖然它們具有許多相似的特性，但氮化鎵的禁帶寬度更寬，擊穿電場強(qiáng)度更高，電子飽和速度更快。

“要知道，電子飽和速度快，意味著電子和空穴的復(fù)合更快，也就是開關(guān)速度更快。而開關(guān)速度的提升，又意味著可以實(shí)現(xiàn)更高頻率的應(yīng)用，并且損耗更小。相比之下，氮化鎵在開關(guān)速度和頻率方面均優(yōu)于硅，這也是氮化鎵的優(yōu)點(diǎn)所在?！彼陆〗忉屨f。

（一次電源市場需求）

另外，羅姆認(rèn)為，消費(fèi)電子、工業(yè)和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用已成為功率器件增長的催化劑，但這些應(yīng)用所產(chǎn)生的功耗也將不可避免地迅速提升。而在電源中使用高電源轉(zhuǎn)換效率的氮化鎵，不僅可以顯著減少能源消耗，還能有效滿足縮小應(yīng)用尺寸和厚度的行業(yè)發(fā)展要求，為節(jié)能環(huán)保做出貢獻(xiàn)。因此，羅姆希望通過開發(fā)出EcoGaN?系列產(chǎn)品，可以更大程度地發(fā)揮氮化鎵的性能，實(shí)現(xiàn)氮化鎵的穩(wěn)定控制。

（EcoGaN?系列產(chǎn)品簡介）

為了滿足不同領(lǐng)域的使用要求，羅姆EcoGaN?系列的器件有150V耐壓的GaN HEMT和650V耐壓的GaN HEMT兩種產(chǎn)品。雖然兩者采用的都是氮化鎵，但技術(shù)特性和應(yīng)用范圍卻略有不同。

其中，150V GaN HEMT早在2022年就已經(jīng)量產(chǎn)了，憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，羅姆成功地將柵極-源極額定電壓從普通GaN產(chǎn)品的6V提高到8V，提升了GaN器件電源電路的設(shè)計(jì)裕度和可靠性。

（150V GaN HEMT概要）

而650V GaN HEMT則是2023年4月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的，通過內(nèi)置ESD保護(hù)元件，其穩(wěn)定性和可靠性更勝一籌。

（650V GaN HEMT概要）

銳意革新，永不止步

在產(chǎn)品革新的道路上，羅姆永不止步。為了充分提高GaN HEMT的低損耗和高速開關(guān)性能，使器件應(yīng)用更加穩(wěn)定可靠，羅姆不僅注重提高GaN HEMT單體的性能，還不斷改進(jìn)驅(qū)動技術(shù)和控制技術(shù)，讓GaN器件在各種應(yīng)用中進(jìn)一步普及。

據(jù)悉，羅姆為了挑戰(zhàn)DC-DC轉(zhuǎn)換器的“單芯片化”問題，開發(fā)了超高速脈沖控制技術(shù)“Nano Pulse Control?”，成功地將控制脈沖寬度從以往的9ns縮短到2ns的業(yè)界超高水平，并通過與GaN HEMT組合實(shí)現(xiàn)了高速開關(guān)。

（GaN器件與Si器件電源電路尺寸比較）

在具體產(chǎn)品方面，為了讓客戶更好、更方便地應(yīng)用氮化鎵，羅姆還通過結(jié)合其擅長的功率和模擬兩種核心技術(shù)優(yōu)勢，開發(fā)了集650V GaN HEMT和柵極驅(qū)動用驅(qū)動器等于一體的EcoGaN? Power Stage IC“BM3G0xxMUV-LB”。由于該產(chǎn)品運(yùn)用了“超高速驅(qū)動控制”IC技術(shù)，因此可以更大程度地激發(fā)出GaN器件性能。

簡單來說，該產(chǎn)品主要具有三個(gè)優(yōu)勢：一是，通過將IC用作Power Stage電路，可以輕松安裝GaN器件；二是，由于支持更寬的驅(qū)動電壓范圍（2.5V～30V），并且擁有支持一次側(cè)電源各種控制器IC的性能，因此可以替換現(xiàn)有的功率半導(dǎo)體電路；三是，開關(guān)損耗更低，有助于應(yīng)用產(chǎn)品的進(jìn)一步節(jié)能和小型化。

根據(jù)官方提供的數(shù)據(jù)顯示，與Si MOSFET相比，羅姆推出的Power Stage IC可使器件體積縮小99%，功率損耗降低55%?？梢哉f，這一解決方案對減少數(shù)據(jù)服務(wù)器等工業(yè)設(shè)備和AC適配器等消費(fèi)電子設(shè)備的體積及損耗非常有效。

（EcoGaN? Power Stage IC簡介）

然而，以上介紹的技術(shù)和產(chǎn)品，還只是羅姆的冰山一角。據(jù)水原德健透露，今后，隨著GaN器件的性能進(jìn)一步提高和陣容擴(kuò)充，羅姆還將持續(xù)推進(jìn)用于驅(qū)動GaN HEMT的、內(nèi)置控制器的器件和模塊的開發(fā)，進(jìn)一步加強(qiáng)電源解決方案。

（EcoGaN?相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)品路線圖）

可以想象，在羅姆擅長的功率和模擬兩大核心技術(shù)的加持下，未來的電源技術(shù)將會朝著更高的性能跨進(jìn)。屆時(shí)，希望這些產(chǎn)品能給IC行業(yè)帶來不一樣的驚喜。