ROHM确立可以更大程度激发GaN器件性能的“超高速驱动控制”IC 技术

　　近年来,GaN器件因其具有高速开关的特性优势而被广泛采用,然而,如何提高控制IC(负责GaN器件的驱动控制)的速度已成为亟需解决的课题。在这种背景下,ROHM进一步改进了在电源IC领域确立的超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”,成功地将控制脉冲宽度从以往的9ns提升至2ns,达到业界超高水平。通过将该技术应用在控制IC中,又成功地确立了可更大程度激发GaN器件性能的超高速驱动控制IC技术。目前,ROHM正在推动应用该技术的控制IC产品转化工作,计划在2023年下半年开始提供100V输入单通道DC-DC控制器的样品。通过将其与ROHM的“EcoGaN系列”等GaN器件相结合,将会为基站、数据中心、FA设备和无人机等众多应用实现显著节能和小型化做出贡献。未来,ROHM将继续以其擅长的模拟技术为中心,追求应用的易用性,积极开发解决社会课题的产品。日本大阪大学 研究生院工学研究科 森 勇介 教授表示:“多年来,GaN作为能够实现节能的功率半导体材料一直备受期待,但这种材料在品质和成本等方面还存在诸多问题。在这种背景下,ROHM建立了高可靠性GaN器件的量产体系,并积极推动能够更大程度地发挥出GaN器件性能的控制IC开发。这对于促进GaN器件的普及而言,可以说是非常重要的一大步。要想真正发挥出功率半导体的性能,就需要将晶圆、元器件、控制IC、模块等多种技术有机结合起来。在这方面,日本有包括ROHM在内的很多极具影响力的企业。从我们正在研究的GaN-on-GaN晶圆技术到ROHM正在研究的元器件、控制IC和模块,需要整个国家通力合作,为实现无碳社会贡献力量。”

　　<背景>在追求电源电路小型化时,需要通过高频开关来减小外围元器件的尺寸,而这就需要能够充分激发出GaN等高速开关器件驱动性能的控制IC。这次,为了实现包含外围元器件的解决方案,ROHM确立了非常适合GaN器件的超高速驱动控制IC技术,该技术中还融入了ROHM引以为豪的模拟电源技术之一“Nano Pulse Control”技术 。<控制IC技术详情>该技术采用了在ROHM的垂直统合型生产体制下融合了电路设计、工艺和布局三大模拟技术而实现的“Nano Pulse Control”技术。通过采用自有的电路结构,将控制IC的最小控制脉宽由以往的9ns大幅提升至2ns,这使得以48V和24V应用为主的应用,仅需1枚电源IC即可完成从高电压到低电压的降压转换工作(从最高60V到0.6V)。该技术非常适合与GaN器件相结合,实现高频开关,从而助力外围元器件小型化,对采用了该技术的DC-DC控制器IC(开发中)和采用了EcoGaN技术的电源电路进行比较时,后者的安装面积比采用普通产品时可减少86%。

　　<关于Nano Pulse Control>一种超高速脉冲控制技术。实现了纳秒(ns)级的开关导通时间(电源IC的控制脉冲宽度),使以往无法实现的高电压到低电压的转换成为可能。

　　<关于EcoGaN>EcoGaN是通过更大程度地优化GaN的低导通电阻和高速开关性能,助力应用产品进一步节能和小型化的ROHM GaN器件,该系列产品有助于应用产品进一步降低功耗、实现外围元器件的小型化、减少设计工时和元器件数量等。*EcoGaN 和 Nano Pulse Control 是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。

　　<森 勇介 教授简介>

　　曾任日本大阪大学研究生院工学研究科副教授,于2007年成为该学科教授,任教至今。多年从事GaN晶体生长等技术的开发与研究,并确立了晶体量产技术。目前,为了推动GaN器件的应用与普及,除了致力于提高GaN-on-GaN晶圆技术(即在GaN衬底上形成GaN晶体管)的品质外,还与多家企业开展产学合作,属于GaN技术应用研究的权威人物。2008年获得日本文部科学大臣表彰科学技术奖,近年来,于2022年获得国家发明表彰“未来创造发明鼓励奖”、2022年第13届化合物半导体电子学成就奖(赤崎勇奖)等。