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將GaN器件與控制IC相結(jié)合,助力電源應(yīng)用進(jìn)一步節(jié)能和小型化

全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM(總部位于日本京都市)確立了一項(xiàng)超高速驅(qū)動(dòng)控制IC技術(shù),利用該技術(shù)可更大程度地激發(fā)出GaN等高速開(kāi)關(guān)器件的性能。

近年來(lái),GaN器件因其具有高速開(kāi)關(guān)的特性優(yōu)勢(shì)而被廣泛采用,然而,如何提高控制IC(負(fù)責(zé)GaN器件的驅(qū)動(dòng)控制)的速度已成為亟需解決的課題。

在這種背景下,ROHM進(jìn)一步改進(jìn)了在電源IC領(lǐng)域確立的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提升至2ns,達(dá)到業(yè)界超高水平。通過(guò)將該技術(shù)應(yīng)用在控制IC中,又成功地確立了可更大程度激發(fā)GaN器件性能的超高速驅(qū)動(dòng)控制IC技術(shù)。

目前,ROHM正在推動(dòng)應(yīng)用該技術(shù)的控制IC產(chǎn)品轉(zhuǎn)化工作,計(jì)劃在2023年下半年開(kāi)始提供100V輸入單通道DC-DC控制器的樣品。通過(guò)將其與ROHM的“EcoGaN系列”等GaN器件相結(jié)合,將會(huì)為基站、數(shù)據(jù)中心、FA設(shè)備和無(wú)人機(jī)等眾多應(yīng)用實(shí)現(xiàn)顯著節(jié)能和小型化做出貢獻(xiàn)。

未來(lái),ROHM將繼續(xù)以其擅長(zhǎng)的模擬技術(shù)為中心,追求應(yīng)用的易用性,積極開(kāi)發(fā)解決社會(huì)課題的產(chǎn)品。

日本大阪大學(xué) 研究生院工學(xué)研究科 森 勇介 教授表示:“多年來(lái),GaN作為能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的功率半導(dǎo)體材料一直備受期待,但這種材料在品質(zhì)和成本等方面還存在諸多問(wèn)題。在這種背景下,ROHM建立了高可靠性GaN器件的量產(chǎn)體系,并積極推動(dòng)能夠更大程度地發(fā)揮出GaN器件性能的控制IC開(kāi)發(fā)。這對(duì)于促進(jìn)GaN器件的普及而言,可以說(shuō)是非常重要的一大步。要想真正發(fā)揮出功率半導(dǎo)體的性能,就需要將晶圓、元器件、控制IC、模塊等多種技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。在這方面,日本有包括ROHM在內(nèi)的很多極具影響力的企業(yè)。從我們正在研究的GaN-on-GaN晶圓技術(shù)到ROHM正在研究的元器件、控制IC和模塊,需要整個(gè)國(guó)家通力合作,為實(shí)現(xiàn)無(wú)碳社會(huì)貢獻(xiàn)力量。”

<背景>

在追求電源電路小型化時(shí),需要通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)來(lái)減小外圍元器件的尺寸,而這就需要能夠充分激發(fā)出GaN等高速開(kāi)關(guān)器件驅(qū)動(dòng)性能的控制IC。這次,為了實(shí)現(xiàn)包含外圍元器件的解決方案,ROHM確立了非常適合GaN器件的超高速驅(qū)動(dòng)控制IC技術(shù),該技術(shù)中還融入了ROHM引以為豪的模擬電源技術(shù)之一“Nano Pulse Control”技術(shù) 。

<控制IC技術(shù)詳情>

該技術(shù)采用了在ROHM的垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體制下融合了電路設(shè)計(jì)、工藝和布局三大模擬技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的“Nano Pulse Control”技術(shù)。通過(guò)采用自有的電路結(jié)構(gòu),將控制IC的最小控制脈寬由以往的9ns大幅提升至2ns,這使得以48V和24V應(yīng)用為主的應(yīng)用,僅需1枚電源IC即可完成從高電壓到低電壓的降壓轉(zhuǎn)換工作(從最高60V到0.6V)。該技術(shù)非常適合與GaN器件相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)高頻開(kāi)關(guān),從而助力外圍元器件小型化,對(duì)采用了該技術(shù)的DC-DC控制器IC(開(kāi)發(fā)中)和采用了EcoGaN技術(shù)的電源電路進(jìn)行比較時(shí),后者的安裝面積比采用普通產(chǎn)品時(shí)可減少86%。

<關(guān)于Nano Pulse Control>

一種超高速脈沖控制技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了納秒(ns)級(jí)的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間(電源IC的控制脈沖寬度),使以往無(wú)法實(shí)現(xiàn)的高電壓到低電壓的轉(zhuǎn)換成為可能。

如欲進(jìn)一步了解Nano Pulse Control技術(shù),請(qǐng)?jiān)L問(wèn):

https://www.rohm.com.cn/support/nano

<關(guān)于EcoGaN>

EcoGaN是通過(guò)更大程度地優(yōu)化GaN的低導(dǎo)通電阻和高速開(kāi)關(guān)性能,助力應(yīng)用產(chǎn)品進(jìn)一步節(jié)能和小型化的ROHM GaN器件,該系列產(chǎn)品有助于應(yīng)用產(chǎn)品進(jìn)一步降低功耗、實(shí)現(xiàn)外圍元器件的小型化、減少設(shè)計(jì)工時(shí)和元器件數(shù)量等。

*EcoGaN 和 Nano Pulse Control 是ROHM Co., Ltd.的商標(biāo)或注冊(cè)商標(biāo)。

<森 勇介 教授簡(jiǎn)介>

曾任日本大阪大學(xué)研究生院工學(xué)研究科副教授,于2007年成為該學(xué)科教授,任教至今。多年從事GaN晶體生長(zhǎng)等技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究,并確立了晶體量產(chǎn)技術(shù)。目前,為了推動(dòng)GaN器件的應(yīng)用與普及,除了致力于提高GaN-on-GaN晶圓技術(shù)(即在GaN襯底上形成GaN晶體管)的品質(zhì)外,還與多家企業(yè)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)合作,屬于GaN技術(shù)應(yīng)用研究的權(quán)威人物。

2008年獲得日本文部科學(xué)大臣表彰科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng),近年來(lái),于2022年獲得國(guó)家發(fā)明表彰“未來(lái)創(chuàng)造發(fā)明鼓勵(lì)獎(jiǎng)”、2022年第13屆化合物半導(dǎo)體電子學(xué)成就獎(jiǎng)(赤崎勇獎(jiǎng))等。