ROHM開(kāi)發(fā)出可更大程度激發(fā)GaN器件性能的超高速柵極驅動(dòng)器IC

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

近年來(lái)，在服務(wù)器系統等領(lǐng)域，由于IoT設備的需求日益增長(cháng)，電源部分的功率轉換效率提升和設備的小型化已經(jīng)成為重要的社會(huì )課題，而這就要求功率元器件的不斷優(yōu)化。另外，不僅在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，在工業(yè)設備和社會(huì )基礎設施監控等領(lǐng)域應用也非常廣泛的LiDAR^*1，也需要通過(guò)高速脈沖激光照射來(lái)進(jìn)一步提高識別精度。

在這類(lèi)應用中，必須使用高速開(kāi)關(guān)器件，因此，ROHM在推出支持高速開(kāi)關(guān)的GaN器件的同時(shí)，還開(kāi)發(fā)出可更大程度地激發(fā)出GaN器件性能的超高速驅動(dòng)柵極驅動(dòng)器IC。不僅如此，ROHM還會(huì )不定期推出更小型的WLCSP^*2產(chǎn)品，助力應用產(chǎn)品的小型化。

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

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

新產(chǎn)品已于2023年9月開(kāi)始量產(chǎn)（樣品價(jià)格900日元/個(gè)，不含稅）。

ROHM擁有有助于節能和小型化的GaN器件產(chǎn)品陣容——“EcoGaN”系列產(chǎn)品，未來(lái)，ROHM將通過(guò)提供與更大程度地激發(fā)出這些GaN器件性能的柵極驅動(dòng)器IC相結合的電源解決方案，為實(shí)現可持續發(fā)展社會(huì )貢獻力量。

臺灣國立中央大學(xué)電氣工程專(zhuān)業(yè)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(yōu)于硅器件的產(chǎn)品。在功率開(kāi)關(guān)應用中，特別是在DC-DC和AC-DC轉換器領(lǐng)域，GaN器件的高頻特性可提高功率密度，因而有助于實(shí)現更小型、更節能的電路。

而要想更大程度地發(fā)揮出GaN器件的性能，不僅需要考慮GaN HEMT^*4的低驅動(dòng)電壓，可實(shí)現高速開(kāi)關(guān)的柵極驅動(dòng)器IC也是必不可缺的。ROHM致力于通過(guò)先進(jìn)的驅動(dòng)器驅動(dòng)技術(shù)來(lái)更大程度地提高GaN器件的性能，這引起了我們的關(guān)注。我與劉宇晨教授（國立臺北科技大學(xué)）和夏勤教授（長(cháng)庚大學(xué)）合作，對ROHM的柵極驅動(dòng)器IC“BD2311NVX”進(jìn)行了測試。

測試結果證實(shí)，與其他驅動(dòng)器IC相比，BD2311NVX在降壓和升壓轉換器1MHz開(kāi)關(guān)頻率下的上升時(shí)間更短，開(kāi)關(guān)噪聲更小。

縮短驅動(dòng)器IC的這種上升時(shí)間有助于更大程度地發(fā)揮出GaN在降低開(kāi)關(guān)損耗方面的優(yōu)勢。另外，我們對于在電源和驅動(dòng)器等的模擬技術(shù)方面優(yōu)勢顯著(zhù)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(chǎn)品陣容＞

＜應用示例＞

●   LiDAR（工業(yè)設備、基礎設施監控應用等）驅動(dòng)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(wú)線(xiàn)供電電路

●   D類(lèi)音頻放大器等

＜參考設計信息＞

ROHM官網(wǎng)上提供配備新產(chǎn)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(guò)參考設計，有助于減少應用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工時(shí)。

參考設計產(chǎn)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(guò)更大程度地發(fā)揮GaN的性能，助力應用產(chǎn)品進(jìn)一步節能和小型化的ROHM GaN器件，該系列產(chǎn)品有助于應用產(chǎn)品進(jìn)一步降低功耗、實(shí)現外圍元器件的小型化、減少設計工時(shí)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(jiǎn)介＞

1965年出生于臺灣臺南。國立中央大學(xué)理學(xué)學(xué)士、國立交通大學(xué)碩士、加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校電氣工程博士?，F任臺灣國立中央大學(xué)（NCU）電氣工程專(zhuān)業(yè)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(zhì)結和寬帶隙半導體的元器件和電路開(kāi)發(fā)。

●   個(gè)人簡(jiǎn)歷

1997年  加入位于新澤西州沃倫縣的Anadigics公司（現為Coherent Corp.）。開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)和光纖通信用的GaAs MESFET和pHEMT。

1998年  進(jìn)入國立中央大學(xué)電氣工程系任教。

2004年～2005年  伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校訪(fǎng)問(wèn)研究員。

2016年～2017年  加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）客座教授。

2019年～2022年  國立中央大學(xué)（NCU）光學(xué)研究中心主任。

＜術(shù)語(yǔ)解說(shuō)＞

*1）LiDAR

LiDAR是Light Detection And Ranging（激光探測與測距）的縮寫(xiě)，是使用近紅外光、可見(jiàn)光或紫外光照射對象物，并通過(guò)光學(xué)傳感器捕獲其反射光來(lái)測量距離的一種遙感（使用傳感器從遠處進(jìn)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(jìn)行布線(xiàn)等，然后再切割得到單個(gè)成品芯片的超小型封裝形式。與將晶圓切割成單片后通過(guò)樹(shù)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(guò)沖

開(kāi)關(guān)ON/OFF時(shí)瞬間產(chǎn)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(yōu)異的物理性能，目前，因其具有出色的高頻特性，越來(lái)越多的應用開(kāi)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(xiě)。