ROHM確立發揮GaN元件性能的超高速驅動控制IC技術

ROHM確立可更大程度發揮GaN元件效能的「超高速驅動控制」IC技術。ROHM

半導體製造商ROHM（總公司：日本京都市）確立了一項超高速驅動控制IC技術，利用該技術可更大程度發揮GaN等高速開關元件的效能。近年來，GaN元件因具有高速開關的特性優勢而被廣泛採用，然而，如何提高控制IC（負責GaN元件的驅動控制）的速度已成為亟需解決的課題。

在此背景下，ROHM進一步改善了在電源IC領域確立的超高速脈衝控制技術「Nano Pulse Control」，成功將控制脈衝寬度從以往的9ns提升至2ns，達到業界最高水準。透過將該技術應用在控制IC中，又成功確立了可更大程度發揮GaN元件效能的超高速驅動控制IC技術。

目前，ROHM正在積極將應用該技術的控制IC產品化，計畫在2023年下半開始提供100V輸入單通道DC/DC控制器的樣品。與ROHM的GaN元件「EcoGaN系列」結合後，將會為基地台、資料中心、FA裝置和無人機等眾多應用實現高度節能和小型化。今後ROHM將繼續以擅長的類比技術為中心，積極開發可有效解決社會課題的產品。

日本大阪大學研究所工學研究科森勇介教授表示：「多年來，GaN以能夠實現節能的功率半導體材料之姿備受期待，但這種材料在品質和成本方面還存在諸多課題。因此，ROHM建立了高可靠性GaN元件的量產體系，並積極開發能夠更大程度發揮GaN元件效能的控制IC產品。這對於促進GaN元件的普及而言，可以說是非常重要的一大步。要想真正發揮出功率半導體的效能，就需要將晶圓、元件、控制IC、模組等各項技術有系統地加以整合。在這個方面，日本有包括ROHM在內眾多極具影響力的企業。從我們正在研究的GaN-on-GaN晶圓技術到ROHM正在研究的元件、控制IC和模組，需要整個國家通力合作，為實現無碳社會有所貢獻。」

背景

在追求電源電路小型化時，需要透過高頻開關來縮小週邊元件的尺寸，這就需要能夠充分發揮GaN等高速開關元件驅動效能的控制IC。這一次為了實現包含週邊元件的解決方案，ROHM確立了非常適合GaN元件的超高速驅動控制IC技術，該技術中還融入了ROHM引以為傲的類比電源技術「Nano Pulse Control」 。

控制IC技術詳情

該技術採用了在ROHM的垂直整合生產體制下，融合電路設計、製程和電路佈線三大類比技術而實現的「Nano Pulse Control」技術。透過ROHM獨家電路結構，將控制IC的最小控制脈衝寬度由以往的9ns大幅提升至2ns，使48V和24V為主的應用，僅需1顆電源IC即可完成從高電壓到低電壓的降壓轉換工作（從最高60V到0.6V）。該技術非常適合與GaN元件結合，實現高頻開關，助力週邊元件小型化，與採用該技術的DC/DC控制器IC（開發中）和採用EcoGaN技術的電源電路進行比較時，後者的安裝面積比起採用市場競品可減少86%。

關於Nano Pulse Control

一種超高速脈衝控制技術。實現了奈秒（ns）等級的開關導通時間（電源IC的控制脈衝寬度），使過去以往無法實現的高電壓到低電壓的轉換成為可能。

關於EcoGaN

EcoGaN是透過更大程度優化GaN的低導通電阻和高速開關效能，助力應用產品進一步節能和小型化的ROHM GaN元件。該系列產品有助應用產品進一步降低功耗、實現週邊元件小型化、減少設計工時和元件數量等。

森 勇介教授介紹

曾任日本大阪大學研究所工學研究科副教授，並於2007年正式成為該學系教授後任教至今。多年從事GaN長晶技術的開發與研究，並確立了晶體量產技術。目前為了推動GaN元件的應用與普及，除了致力提高GaN-on-GaN晶圓技術（即在GaN基板上形成GaN電晶體）品質之外，還與多家企業開展產學合作，屬於GaN技術應用研究領域的權威人物。2008年獲得日本文部科學大臣表彰科學技術獎，近年，更於2022年獲得國家發明表彰「未來創造發明鼓勵獎」、2022年第13屆化合物半導體電子學成就獎（赤崎勇獎）等。