羅姆GaN器件帶來顛覆性革命：體積減少99%,損耗降低55%

引言

如今，電源和電機(jī)的用電量占全世界用電量的一大半，為了實(shí)現(xiàn)無碳社會(huì)，如何提高它們的效率已成為全球性的社會(huì)問題。而功率器件是提高其效率的關(guān)鍵，SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）等新材料在進(jìn)一步提升各種電源效率方面被寄予厚望。

周勁(羅姆半導(dǎo)體(上海)有限公司技術(shù)中心副總經(jīng)理)

1 GaN HEMT的突破

在功率器件中，GaN HEMT作為一種非常有助于提高功率轉(zhuǎn)換效率和實(shí)現(xiàn)器件小型化的器件備受期待。ROHM 于2022 年將柵極耐壓高達(dá)8 V 的150 V 耐壓GaN HEMT 投入量產(chǎn)；2023 年3月，又確立了能夠更大程度地發(fā)揮出GaN 性能的控制IC 技術(shù)。2023 年5 月，為了助力各種電源系統(tǒng)的效率提升和小型化，ROHM 又推出器件性能達(dá)到業(yè)界超高水平的650 V 耐壓GaN HEMT。ROHM 將這種有助于節(jié)能和小型化的GaN 器件命名為“EcoGaN? 系列”，并不斷致力于進(jìn)一步提高器件的性能。

2 集功率與模擬于一體的新產(chǎn)品

然而，與Si MOSFET 相比，GaN HEMT 的柵極處理很難，必須與驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O用的驅(qū)動(dòng)器結(jié)合使用。

在這種市場(chǎng)背景下，ROHM 結(jié)合所擅長的功率和模擬兩種核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)，開發(fā)出集功率半導(dǎo)體——GaN HEMT 和模擬半導(dǎo)體——柵極驅(qū)動(dòng)器于一體的Power Stage IC“BM3G0xxMUV-LB”。該產(chǎn)品的問世使得被稱為“下一代功率半導(dǎo)體”的GaN 器件輕輕松松即可實(shí)現(xiàn)安裝。

新產(chǎn)品中集成了新一代功率器件650 V GaN HEMT，能夠更大程度地激發(fā)出GaN HEMT 性能的專用柵極驅(qū)動(dòng)器、新增功能以及外圍元器件。另外，新產(chǎn)品支持更寬的驅(qū)動(dòng)電壓范圍（2.5~30 V），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Si MOSFET（Super Junction MOSFET ／ 以下簡稱“Si MOSFET”）。與Si MOSFET相比，器件體積可減少約99%，功率損耗可降低約55%，因此可同時(shí)實(shí)現(xiàn)更低損耗和更小體積。

新產(chǎn)品非常適用于內(nèi)置一次側(cè)電源（AC-DC或PFC 電路）的各種應(yīng)用，如消費(fèi)電子（白色家電、AC 適配器、電腦、電視、冰箱、空調(diào)）以及工業(yè)設(shè)備（服務(wù)器、OA 設(shè)備）等。

3 小結(jié)

除了器件的開發(fā)，ROHM 還積極與業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系并推動(dòng)聯(lián)合開發(fā)，通過助力應(yīng)用產(chǎn)品的效率提升和小型化，持續(xù)為解決社會(huì)問題貢獻(xiàn)力量。未來，ROHM 還將不斷改進(jìn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)和控制技術(shù)，讓GaN 器件在各種應(yīng)用中得到進(jìn)一步普及。

（本文來源于EEPW 2023年10月期）