ROHM確立可以更大程度激發(fā)GaN器件性能的“超高速驅(qū)動控制”IC 技術(shù)

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

近年來，GaN器件因其具有高速開關(guān)的特性優(yōu)勢而被廣泛采用，然而，如何提高控制IC（負責(zé)GaN器件的驅(qū)動控制）的速度已成為亟需解決的課題。

在這種背景下，ROHM進一步改進了在電源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，達到業(yè)界超高水平。通過將該技術(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)動控制IC技術(shù)。

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

未來，ROHM將繼續(xù)以其擅長的模擬技術(shù)為中心，追求應(yīng)用的易用性，積極開發(fā)解決社會課題的產(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，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，并積極推動能夠更大程度地發(fā)揮出GaN器件性能的控制IC開發(fā)。這對于促進GaN器件的普及而言，可以說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)有機結(jié)合起來。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，需要整個國家通力合作，為實現(xiàn)無碳社會貢獻力量?！?/p>

＜背景＞

在追求電源電路小型化時，需要通過高頻開關(guān)來減小外圍元器件的尺寸，而這就需要能夠充分激發(fā)出GaN等高速開關(guān)器件驅(qū)動性能的控制IC。這次，為了實現(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、工藝和布局三大模擬技術(shù)而實現(xiàn)的“Nano Pulse Control?”技術(shù)。通過采用自有的電路結(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，實現(xiàn)高頻開關(guān)，從而助力外圍元器件小型化，對采用了該技術(shù)的DC-DC控制器IC（開發(fā)中）和采用了EcoGaN?技術(shù)的電源電路進行比較時，后者的安裝面積比采用普通產(chǎn)品時可減少86%。

＜關(guān)于Nano Pulse Control?＞

一種超高速脈沖控制技術(shù)。實現(xiàn)了納秒（ns）級的開關(guān)導(dǎo)通時間（電源IC的控制脈沖寬度），使以往無法實現(xiàn)的高電壓到低電壓的轉(zhuǎn)換成為可能。

＜關(guān)于EcoGaN?＞

EcoGaN?是通過更大程度地優(yōu)化GaN的低導(dǎo)通電阻和高速開關(guān)性能，助力應(yīng)用產(chǎn)品進一步節(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)品進一步降低功耗、實現(xiàn)外圍元器件的小型化、減少設(shè)計工時和元器件數(shù)量等。

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

＜森 勇介 教授簡介＞

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晶體生長等技術(shù)的開發(fā)與研究，并確立了晶體量產(chǎn)技術(shù)。目前，為了推動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，近年來，于2022年獲得國家發(fā)明表彰“未來創(chuàng)造發(fā)明鼓勵獎”、2022年第13屆化合物半導(dǎo)體電子學(xué)成就獎（赤崎勇獎）等。