近期在羅姆媒體會上，羅姆半導體(北京)有限公司技術中心總經理水原德健先生深入解析了該公司在氮化鎵技術上的突破和公司在該領域的前瞻性產品。著眼于氮化鎵的卓越性能、以及現(xiàn)階段氮化鎵使用上的問題,結合羅姆的技術優(yōu)勢，該公司推出了系列EcoGaN™新產品，旨在助力行業(yè)實現(xiàn)更小型、更輕便、更高效的電源解決方案。

水原德健先生詳細比較了硅、碳化硅和氮化鎵三種主要半導體材料的特性，從結構上，硅和碳化硅功率器件通常是MOSFET，而氮化鎵功率器件則是HEMT。硅一直占據(jù)市場的主導地位，而碳化硅和氮化鎵則隨著科技的發(fā)展嶄露頭角。在數(shù)字化和電氣化的時代，功率半導體技術對電源和驅動系統(tǒng)的性能至關重要。相比硅，第三代半導體材料具有禁帶寬度更寬、高耐壓、熱導率、電子飽和速度更高的特點，能夠滿足現(xiàn)代電子技術對半導體材料提出的高溫、高功率、高壓、高頻要求。而同為第三代半導體，相比碳化硅，氮化鎵在高耐壓和大工作電流方面具有的更大優(yōu)勢，有望在100~600V中等耐壓范圍內，憑借其出色的擊穿場強和電子飽和速度，實現(xiàn)低導通電阻和高速開關（高頻率工作）性能。

硅、碳化硅和氮化鎵的特性隨之清晰，應用市場也有了區(qū)分，硅可應用在普通的市場，碳化硅可以應用到更高壓的市場，而氮化鎵則更多應用到更高頻的市場。

從下圖可見，碳化硅以大功率、高頻率特點應用在EV市場，包括逆變器、DC-DC、OBC、服務器電源（一次側）、太陽能、風能等方面。而氮化鎵雖然功率不是特別大，但對應頻率會更高，可以用200kHz以上的高頻，適用于數(shù)據(jù)中心服務器電源、基站電源、小型AC適配器、車載OBC、48V DC-DC等。

EcoGaN™系列攻克氮化鎵應用上的難題

氮化鎵技術的擁有者也從很少的幾家逐漸擴大，羅姆半導體是其中之一，該公司不僅看到了氮化鎵的優(yōu)勢，同時在市場開始升溫的時候也看到了其問題所在。比如，在柵極到源極間額定電壓低，封裝起來比較困難。如下圖，GaN HEMT是5V電壓，而普通GaN產品是6V， 中間的裕量僅有1V，這便對產品的可靠性帶來一定的影響，解決這一問題通常會外加更多的電路，如此不但提高了設計的復雜度同時帶來價格上的增加。而羅姆從客戶的角度，成功地將柵極-源極額定電壓從普通GaN產品的6V提高到8V，提升了GaN器件電源電路的設計裕度和可靠性。用自己獨特的技術實現(xiàn)高速開關，可以更大程度地優(yōu)化電源電路的效率。

其代表性產品EcoGaN™系列GNE10xxTB ，150V，40毫歐和8.5毫歐的產品已于2022年3月量產，其650V，GNP10xxTC產品，也在2023年4月量產，該系列擁有70毫歐，150毫歐兩款產品。

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此外，羅姆憑借其強大的功率半導體技術和模擬電源技術為基礎，借助Nano Pulse ControlTM（超高速脈沖控制技術）等先進技術，還推出Por:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫er Stage IC，旨在解決氮化鎵技術在高頻率開關領域的挑戰(zhàn)，推動氮化鎵器件性能的進一步提升。這一Por:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫er Stage IC的亮點在于將柵極驅動與GaN HEMT一體化封裝，為客戶提供了更便捷的氮化鎵應用方案。以往的電路通常采用硅的MOSFET，其驅動電壓為12V，而氮化鎵的驅動電壓僅為5V。為了解決這一問題，羅姆推出了Por:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫er Stage IC，其柵極驅動器能夠從12V轉到5V，集成在一個緊湊的封裝中，使得客戶能夠直接使用現(xiàn)有電路，極大地簡化了評估和設計過程。650V EcoGaNTM(GaN HEMT) Por:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫er Stage IC具有三大特點：作為Por:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫er Stage電路的IC，輕松安裝GaN器件；可替換現(xiàn)有功率半導體電路；降低損耗，助力產品小型化。與普通產品相比，其損耗降低了約55%。同時，采用Por:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫er Stage設計，無需大型散熱板，有效減小體積，提高效率，實現(xiàn)產品的小型化。

持續(xù)研發(fā)新產品

今后，隨著GaN器件的性能的進一步提高和陣容擴充，羅姆將持續(xù)推進用于驅動GaN HEMT的、內置控制器的器件和模塊的開發(fā)，進一步加強電源解決方案。其中包括，具有低導通電阻和高速開關性能的產品——150V耐壓產品（第二/三代）；內置驅動器和控制器的GaN模塊；650V耐壓的新封裝（TOLL封裝）產品等。

關于前述Por:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫er Stage IC產品，羅姆計劃2024年量產搭載偽諧振AC-DC電路或功率因數(shù)改善電路、以及搭載半橋電路等產品。并且，截至2026年，計劃陸續(xù)量產將GaN HEMT、柵極驅動IC、控制IC集成在同一封裝的產品。羅姆將繼續(xù)為用戶提供各種形式的EcoGaN™解決方案，方便用戶更加便捷地搭載GaN器件。

羅姆在氮化鎵技術方面的創(chuàng)新，不僅提升了電源和功率半導體領域的性能，也為未來的高效、小型和可靠電源系統(tǒng)的發(fā)展打開了新的方向。公司致力于在技術創(chuàng)新、產品全面性和客戶解決方案上不斷超越，使其成為行業(yè)內的領軍者，為科技進步和社會發(fā)展做出更大貢獻。