大有可为,罗姆剑指氮化镓
氮化镓(GaN)是最具代表性的第三代半导体材料之一,禁带宽度达到3.4eV,具备高频率、低损耗、抗辐射性强等优势,可以满足各种应用场景对高效率、低能耗、高性价比的要求。
根据Yole预测,2020年全球氨化镓功率器件市场规模约为4600万美元,预计2026年可达11亿美元,2020-2026年年均复合增长率有望达到70%。在众多的应用领域中,汽车行业无疑是最具潜力的。
在氮化镓领域的众多玩家中,罗姆(ROHM)作为重要的参与者之一在此深度布局。近日,在2024年媒体交流会上,罗姆详细阐述了在氮化镓市场的思考和规划。
罗姆半导体(北京)有限公司技术中心总经理水原德健介绍,针对要求小型化、低功耗的5G和PD快充适配器等产品,仅凭目前主流半导体材料Si已无法满足需求,这使得包括GaN HEMT在内的新型功率半导体必不可少。
与Si相比,GaN具有低导通电阻、高速开关等优异特性。在同样需要节能和小型化的应用中,它也可以满足一次电源(服务器、适配器、普通电源)市场的需求。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。
罗姆认为,除了消费领域,工业和数据中心应用已成为GaN增长的催化剂。在这些应用中,巨大的功耗已成为一个亟待解决的问题。在电源中使用高电源转换效率的GaN可以显著减少能源消耗,同时满足缩小应用尺寸和厚度的行业发展要求,为节能环保做出贡献。基于多年积累的丰富半导体生产工艺技术,罗姆开发了颠覆传统的GaN品牌——EcoGaN™系列产品,旨在进一步实现应用产品的节能和小型化。
EcoGaN™是罗姆开发的GaN器件关联系列产品的品牌,旨在通过更大程度地发挥GaN的性能,实现GaN的稳定控制。该品牌不仅包括GaN HEMT单品,搭载GaN的、内置控制器的IC也包含其中。EcoGaN™系列产品有助于进一步降低应用产品的功耗,实现外围元器件的小型化,减少设计工时和元器件数量等,助力应用产品进一步节能和小型化。
罗姆EcoGaN™标识
GaN HEMT的稳定可靠对于GaN器件的全面推广至关重要,而基于GaN-on-Si衬底的高质量制造技术是生长GaN外延层的关键。早在2006年,罗姆就开始研发氮化镓产品。凭借其多年来为量产可靠的LED产品开发的基本外延和生长技术,罗姆将其应用于GaN HEMT,为需要长期可靠性的市场提供稳定的供应。
历经20年左右的持续研发,2021年,罗姆确立了8V栅极-源极额定电压技术的150V GaN器件技术;2022年,罗姆首次量产第一代EcoGaN™系列150V耐压的GaN HEMT。凭借其独特的结构,罗姆成功地将栅极-源极额定电压从普通GaN产品的6V提高到8V,提升了GaN器件电源电路的设计裕度和可靠性。2023年4月,罗姆又量产了650V耐压GaN HEMT,至此同时提供了150V和650V GaN分立式器件。
此外,为了充分提高GaN HEMT的低损耗和高速开关性能,使器件应用更加稳定可靠,罗姆不仅注重提高GaN HEMT单体的性能,还不断改进驱动技术和控制技术,让GaN器件在各种应用中进一步普及。
面向未来,GaN的独特优势也将助力OBC等车载领域,罗姆也在推进面向车载应用的产品开发。罗姆将继续扩充“EcoGaN™”系列产品阵容,助力应用产品的节能和小型化发展。