氮化镓改变世界，罗姆EcoGaN改变传统电源系统困境

和SiC一样，GaN是一种在功率器件中存在巨大潜力的化合物半导体材料，它具有禁带宽度更宽、电子饱和速度更快、击穿场强更大等特点。相比于SiC在高耐压和大工作电流方面具有的优势，GaN HEMT更有望在100-600V中等耐压范围内，实现出色的高频工作性能。目前在小型AC适配器（消费电子）应用广泛，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，GaN的市场规模也在不断扩大，开始逐渐拓展到工业和数据中心应用，如数据中心服务器电源、基站电源、车载OBC、48V DC-DC等领域。据Yole Group预测，从2022年到2028年，GaN功率器件市场将以49%的复合年增长率快速增长，市值将从2022年的1.849亿美元增长至20.4亿美元。

在氮化镓应用整体向好的大前提下，罗姆发现，客户在使用氮化镓产品时最困惑的地方是氮化镓的驱动电压是5V，但是市场上所有产品都是6V，中间的余量只有1V。这样就需要增加很多的电路设计（不仅升高了电路复杂度也推高了价格），也有可能导致出现杂波，这都会为产品的可靠性带来挑战。于是，罗姆瞄准市场上栅极-源极间额定电压低，封装处理比较难的痛点，积极开发GaN品牌——EcoGaN™系列产品。EcoGaN™是通过更大程度地发挥GaN的性能，助力应用产品进一步节能和小型化的罗姆的GaN器件，将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。其中，150V GaN HEMT，40mΩ和8.5mΩ的产品，在一年前已经开始量产。650V的GaN HEMT，有70mΩ和150mΩ，在2023年4月份也开始量产。

在介绍罗姆150V GaN HEMT的特点时，罗姆半导体(北京)有限公司技术中心总经理水原德健表示，市场上的普通GaN HEMT产品的额定电压都是6V，而罗姆是8V；普通GaN HEMT产品的电压裕度是1V，而罗姆是3V。通过增加针对过冲电压的电压裕度，实现高速开关，可以更大程度地优化电源电路的效率。因为EcoGaN™系列产品不用外接电路，有很大的余量，无需设计滤波过滤电路，也不用担心之后的可靠性问题。这款产品也是罗姆从客户的角度出发开发的新产品。”

具体到各个系列产品的技术参数。罗姆的150V GaN HEMT的耐压为150V，栅极-源极间额定电压为8V，采用自有的专用模塑封装，可靠性高，安装性良好，散热性能出色，寄生电感低，高速开关1MHz以上，常闭动作，反向恢复时间为0。而罗姆的650V GaN HEMT的耐压达到650V，拥有业界超高水平的GaN器件性能指数，内置ESD保护元件，采用表面贴装型封装，高速开关，常闭动作，反向恢复时间为0。除了可靠性高，散热性出色，该产品采用支持大电流且具有出色散热性的通用型DFN封装,使安装工序的操作更容易。

此外，罗姆凭借自身优势挑战高频率开关技术。罗姆既有功率半导体技术，又有模拟电源技术，其中代表性的就是超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control™”，它可以更大程度激发GaN器件性能。与Si MOSFET相比，GaN HEMT的栅极处理很难，必须与驱动栅极用的驱动器结合使用。于是，罗姆推出集功率半导体——GaN HEMT和模拟半导体——栅极驱动器于一体的Power Stage IC“BM3G0xxMUV-LB”，以轻松发挥GaN器件性能，替换一次侧电源现有的Si功率半导体电路。

650V EcoGaN™(GaN HEMT) Power Stage IC有3个特点：通过将650V EcoGaN™、专用栅极驱动器、新增功能和外围元器件一体化封装，用作Power Stage电路，可轻松安装GaN器件；驱动电压范围达到2.5V-30V，启动时间为Typ.15μs，传输延迟为Typ.11ns-15ns，可轻松替换现有功率半导体电路；开关速度快，相比于普通产品，损耗大幅降低，仅需1个外置器件，有助于应用产品的小型化。

在谈及罗姆产品的量产情况时，水原德健表示，罗姆2022年开始量产150V产品， 2023年4月份量产650V产品。并且，罗姆融合LSI技术和Power技术进行研发， 于2023年7月份开始量产Power Stage IC。关于下一代Power Stage IC产品，罗姆计划2024年量产搭载准谐振AC-DC电路、功率因数改善电路，以及搭载半桥电路等产品。

随着GaN器件的性能的进一步提高和阵容扩充，罗姆将持续推进用于驱动GaN HEMT的、内置控制器的器件和模块的开发，进一步加强电源解决方案。其中包括具有低导通电阻和高速开关性能的产品——150V耐压产品（第二/三代），内置驱动器和控制器的GaN模块，650V耐压的新封装（TOLL封装）产品等。

罗姆的核心技术其一是功率电子技术。罗姆专注于发挥各种技术优势的功率元器件以更高效地处理电力。通过SiC开拓半导体的新时代，推出创新型功率元器件，通过Si、GaN等满足不同应用产品需求的材料和元器件结构，支持广泛的应用。罗姆的核心技术其二是模拟技术。使智能设备运行、并实现节能和小型化的关键是模拟IC，罗姆不断发展的创新功率电子技术使精密控制成为可能，提供与时俱进的出色解决方案。罗姆使用独创的无磁性变压器隔离技术，集成电源、温度控制、保护电路等。凭借包括封装在内的独创设计，实现高抗噪音、高可靠性。目前罗姆面向牵引逆变器的隔离栅极驱动器，全球份额位居第一。

罗姆从成立之初就一直专注于电源领域的发展，目前的产品从功率元器件到IC和模块，都可以提供合适的产品助力节能和小型化。功率器件包括SiC MOSFET和SiC SBD等SiC器件、IGBT、SJ-MOSFET、SBD、FRD等Si器件，从2022年开始量产的GaN HEMT，也是为了扩展电源领域产品组合的器件。今后，罗姆会凭借自己的核心技术不断解决各种电源系统难题，持之以恒地为人们丰富多彩的生活和社会的发展与进步提供支持。