ROHM開發出可更大程度激發GaN器件性能的超高速柵極驅動器IC

全球知名半導體制造商ROHM（總部位于日本京都市）開發出一款超高速驅動GaN器件的柵極驅動器IC“BD2311NVX-LB”。

近年來，在服務器系統等領域，由于IoT設備的需求日益增長，電源部分的功率轉換效率提升和設備的小型化已經成為重要的社會課題，而這就要求功率元器件的不斷優化。另外，不僅在自動駕駛領域，在工業設備和社會基礎設施監控等領域應用也非常廣泛的LiDAR^*1，也需要通過高速脈沖激光照射來進一步提高識別精度。

在這類應用中，必須使用高速開關器件，因此，ROHM在推出支持高速開關的GaN器件的同時，還開發出可更大程度地激發出GaN器件性能的超高速驅動柵極驅動器IC。不僅如此，ROHM還會不定期推出更小型的WLCSP^*2產品，助力應用產品的小型化。

新產品實現了納秒（ns）量級的柵極驅動速度，從而使GaN器件可實現高速開關。之所以能實現該特性，離不開ROHM對GaN器件的深入研究以及對柵極驅動器IC性能的追求。通過最小柵極輸入脈寬為1.25納秒的高速開關，助力應用產品實現小型化、進一步節能和更高性能。

另外，新產品通過采用ROHM自有的驅動方式、搭載柵極輸入波形過沖^*3（一直以來的難題）抑制功能，可以防止因過電壓輸入而導致的GaN器件故障；通過集成ROHM的EcoGaN，還可以簡化配套產品的設計，有助于提高應用產品的可靠性。不僅如此，針對多樣化的應用需求，還可以通過調整柵極電阻，來選擇理想的GaN器件。

新產品已于2023年9月開始量產（樣品價格900日元/個，不含稅）。

ROHM擁有有助于節能和小型化的GaN器件產品陣容——“EcoGaN”系列產品，未來，ROHM將通過提供與更大程度地激發出這些GaN器件性能的柵極驅動器IC相結合的電源解決方案，為實現可持續發展社會貢獻力量。

臺灣國立中央大學電氣工程專業辛裕明教授

GaN器件有望成為一種在高頻范圍的性能表現優于硅器件的產品。在功率開關應用中，特別是在DC-DC和AC-DC轉換器領域，GaN器件的高頻特性可提高功率密度，因而有助于實現更小型、更節能的電路。

而要想更大程度地發揮出GaN器件的性能，不僅需要考慮GaN HEMT^*4的低驅動電壓，可實現高速開關的柵極驅動器IC也是必不可缺的。ROHM致力于通過先進的驅動器驅動技術來更大程度地提高GaN器件的性能，這引起了我們的關注。我與劉宇晨教授（國立臺北科技大學）和夏勤教授（長庚大學）合作，對ROHM的柵極驅動器IC“BD2311NVX”進行了測試。

測試結果證實，與其他驅動器IC相比，BD2311NVX在降壓和升壓轉換器1MHz開關頻率下的上升時間更短，開關噪聲更小。

縮短驅動器IC的這種上升時間有助于更大程度地發揮出GaN在降低開關損耗方面的優勢。另外，我們對于在電源和驅動器等的模擬技術方面優勢顯著的ROHM GaN解決方案也抱有非常高的期望。

＜在LiDAR中的應用示意圖＞

＜產品陣容＞

＜應用示例＞

●   LiDAR（工業設備、基礎設施監控應用等）驅動電路

●   數據中心、基站等的48V輸入降壓轉換器電路

●   便攜式設備的無線供電電路

●   D類音頻放大器等

＜參考設計信息＞

ROHM官網上提供配備新產品、ROHM 150V GaN“EcoGaN”和高輸出功率激光二極管的LiDAR用參考設計。通過參考設計，有助于減少應用產品的開發工時。

參考設計產品型號：REFLD002-1（矩形波型電路）

REFLD002-2（諧振型電路）

＜什么是EcoGaN＞ 

EcoGaN是通過更大程度地發揮GaN的性能，助力應用產品進一步節能和小型化的ROHM GaN器件，該系列產品有助于應用產品進一步降低功耗、實現外圍元器件的小型化、減少設計工時和元器件數量等。 

●   EcoGaN是ROHM Co., Ltd.的商標或注冊商標。

＜辛裕明 教授 簡介＞

1965年出生于臺灣臺南。國立中央大學理學學士、國立交通大學碩士、加利福尼亞大學圣地亞哥分校電氣工程博士?，F任臺灣國立中央大學（NCU）電氣工程專業的教授，以及Applied Physics Express(APEX)和Japanese Journal of Applied Physics(JJAP)的海外編輯。研究對象是基于異質結和寬帶隙半導體的元器件和電路開發。

●   個人簡歷

1997年  加入位于新澤西州沃倫縣的Anadigics公司（現為Coherent Corp.）。開發無線和光纖通信用的GaAs MESFET和pHEMT。

1998年  進入國立中央大學電氣工程系任教。

2004年～2005年  伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校訪問研究員。

2016年～2017年  加利福尼亞大學洛杉磯分校（UCLA）客座教授。

2019年～2022年  國立中央大學（NCU）光學研究中心主任。

＜術語解說＞

*1）LiDAR

LiDAR是Light Detection And Ranging（激光探測與測距）的縮寫，是使用近紅外光、可見光或紫外光照射對象物，并通過光學傳感器捕獲其反射光來測量距離的一種遙感（使用傳感器從遠處進行感測）方式。

*2）WLCSP（Wafer Level Chip Scale Package）

一種在整片晶圓上形成引腳并進行布線等，然后再切割得到單個成品芯片的超小型封裝形式。與將晶圓切割成單片后通過樹脂模塑形成引腳等的普通封裝形式不同，這種封裝可以做到與內部的半導體芯片相同大小，因此可以縮減封裝的尺寸。

*3）過沖

開關ON/OFF時瞬間產生超出規定值電壓的現象。

*4) GaN HEMT

GaN（氮化鎵）是一種用于新一代功率元器件的化合物半導體材料。與普通的半導體材料——Si（硅）相比，具有更優異的物理性能，目前，因其具有出色的高頻特性，越來越多的應用開始采用這種材料。

HEMT是High Electron Mobility Transistor（高電子遷移率晶體管）的英文首字母縮寫。