功率元器件的發(fā)展與電源IC技術(shù)的變革一

　　為了防止地球溫室化，減少CO2排放量已成為人類的課題。為了減少CO2排放量，節(jié)電與提高電壓的轉(zhuǎn)換效率是當(dāng)務(wù)之急。在這種背景下，羅姆通過用于LED照明的技術(shù)貢獻(xiàn)于節(jié)電，通過功率元器件提升轉(zhuǎn)換效率。

　　而提高轉(zhuǎn)換效率就需要減少損耗。發(fā)電站產(chǎn)生幾十萬伏的電壓，通過電線和變壓器將這些電壓降低為如我們所熟悉的手機(jī)充電器所提供的約5V的電壓進(jìn)行使用。從發(fā)電站到充電器之間電壓被多次轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換都會(huì)發(fā)生損耗。這些損耗的原因之一是功率元器件的損耗。只要這些損耗變成零，就可以大幅消減CO2排放量。雖然不能完全達(dá)到零，但為了接近零，羅姆日以繼夜在進(jìn)行反復(fù)的研究和開發(fā)。羅姆認(rèn)為通過這些研發(fā)結(jié)果降低損耗、減少CO2排放，可以提高羅姆的企業(yè)存在價(jià)值。

　　羅姆在功率元器件領(lǐng)域的發(fā)展

　　提起半導(dǎo)體，一般人會(huì)想到施以微細(xì)加工的大規(guī)模集成電路（LSI），為了使LSI按要求工作，按所需電壓、電流供應(yīng)電力的電源是不可或缺的。在這種“按所需形式供應(yīng)電力”的領(lǐng)域中，半導(dǎo)體也發(fā)揮著重要的作用，從“處理電力（功率）”的含義出發(fā)，其核心半導(dǎo)體部件被稱為功率元器件或功率半導(dǎo)體。

　　在功率元器件的應(yīng)用領(lǐng)域方面，又大致劃分為電腦（PC）及PC外圍設(shè)備領(lǐng)域約為30%，數(shù)碼家電、車載領(lǐng)域約為15%，白色家電和工業(yè)、通信領(lǐng)域約為30%。在功率元器件的世界中，說“有多少電源種類就有多少功率元器件種類”毫不夸張，為滿足市場(chǎng)需求，需要不斷完善各種應(yīng)用電路、易用封裝、復(fù)合品、額定電流、額定電壓的產(chǎn)品陣容，要求具備多元化的技術(shù)積累。

　　在功率元器件領(lǐng)域，羅姆擁有業(yè)界頂級(jí)水平的產(chǎn)品陣容，在Si基超級(jí)結(jié)（SJ）-MOSFET注1、MOSFET注2、雙極晶體管注3、肖特基勢(shì)壘二極管（SBD）注4、快速恢復(fù)二極管（FRD）注5、二極管（Di）注6、齊納二極管注7之外，又新增了碳化硅（SiC注8）、氮化鎵（GaN注9）等新一代元件，在各電壓范圍都配備了有特色的功率元器件產(chǎn)品。

　　［圖1］晶體管開發(fā)趨勢(shì)

　　尤其是SiC從處于世界頂級(jí)的研究開發(fā)平穩(wěn)順利地進(jìn)入到制造階段，繼2010年4月實(shí)現(xiàn)了SiC SBD量產(chǎn)之后，羅姆于同年12月在世界范圍內(nèi)首家※成功實(shí)現(xiàn)了SiC MOSFET的真正量產(chǎn)。另外，僅憑元件本身無法100%發(fā)揮SiC本身所具有的性能，為滿足市場(chǎng)需求，羅姆于2011年陸續(xù)開始了模塊產(chǎn)品的量產(chǎn)。

　　※：根據(jù)羅姆調(diào)查（截至2012年11月13日）

　　羅姆通過SiC產(chǎn)品覆蓋高電壓范圍，通過SJ-MOS和MOSFET覆蓋幾百伏左右電壓范圍。近年來，羅姆正在發(fā)力擴(kuò)充幾百伏左右的商品的產(chǎn)品陣容。當(dāng)然，傳統(tǒng)的低耐壓范圍的商品擴(kuò)充也在同時(shí)開發(fā)。2012年8月發(fā)布的新結(jié)構(gòu)MOSFET就是耐壓40V、電流可達(dá)100A的產(chǎn)品。該產(chǎn)品損耗的主要因素——Ron僅為1mΩ。

　　另外，在二極管方面，羅姆成功開發(fā)出一直以來認(rèn)為要求極為苛刻的高耐熱SBD。此產(chǎn)品即使在電氣化程度越來越高的汽車這樣的苛刻溫度條件下亦可使用，可改善燃效。

　　不僅如此，羅姆正在不斷提高驅(qū)動(dòng)這些功率元器件的IC的耐壓性能。以往耐壓數(shù)十伏的羅姆IC，如今耐壓性能已經(jīng)提高到600V，可驅(qū)動(dòng)各種耐壓水平的功率元器件。

　　對(duì)于需要絕緣的整機(jī)產(chǎn)品，可使用2012年5月推出的帶絕緣功能的柵極驅(qū)動(dòng)器。此產(chǎn)品將3枚芯片一體封裝，通過絕緣化，使電源部與控制部的分離成為可能，絕緣耐壓已實(shí)現(xiàn)2500Vrms。這是通過羅姆融合了旗下IC電路設(shè)計(jì)技術(shù)、半導(dǎo)體（Wa）制造技術(shù)與封裝技術(shù)而成功研發(fā)，并實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)化。

　　另外，伴隨著功率元器件的高耐壓化，還開發(fā)了外圍使用的新系列電阻產(chǎn)品，即高耐壓電阻KTR系列。以往在高電壓發(fā)生部位（例：相機(jī)的閃光燈用電壓部，使氙氣型閃光燈瞬時(shí)產(chǎn)生幾百伏電壓）通過串聯(lián)低耐壓電阻實(shí)現(xiàn)耐壓，而KTR系列產(chǎn)品通過結(jié)構(gòu)改善實(shí)現(xiàn)了更高的耐壓性能，1個(gè)電阻耐壓可達(dá)300V以上。采用本品可以減少數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品的零部件數(shù)量。

　　羅姆針對(duì)各種耐壓水平，不僅提供功率元器件，而且提供包括外圍部件在內(nèi)的綜合改善方案。