ROHM建立業界最高※8V閘極耐壓150V GaN HEMT量產體制
前言：
EcoGaN™首波產品｢GNE10xxTB系列｣有助基地台和資料中心實現低功耗和小型化
2022年3月29日--半導體製造商ROHM（總公司：日本京都市）已建立150V耐壓GaN HEMT*1｢GNE10xxTB系列（GNE1040TB）｣的量產體制，該系列產品的閘極耐壓（閘極-源極間額定電壓）*2高達8V，非常適用於基地台、資料中心等工控設備和各類型IoT通訊裝置的電源電路。
一般來說，GaN元件具有優異的低導通電阻和高速開關性能，有助降低各種電源功耗和實現週邊元件小型化。但其閘極耐壓很低，因此在開關工作時的元件可靠性方面尚存在課題。針對該課題，ROHM新產品透過獨創結構，成功將閘極-源極間額定電壓從過去的6V提高到了8V。也就是說，在開關過程中即使產生了超過6V的過衝電壓*3，元件也不會劣化，有助提高電源電路的設計餘裕和可靠性。此外，該系列產品採用支援大電流且具有出色散熱性的通用型封裝，將使安裝工程的操作更加容易。
新產品於2022年3月起開始量產，前段製程的製造據點為ROHM Hamamatsu Co., Ltd.（日本濱松市），後段製程的製造據點為ROHM Co., Ltd.（日本京都市）。
ROHM將有助節能和小型化的GaN元件產品系列命名為「EcoGaNTM」，致力大幅提高元件性能。今後，ROHM將繼續研發融合「Nano Pulse Control™」*4等類比電源技術的控制IC及模組，透過可充分發揮GaN元件性能的電源解決方案，助力永續發展社會的實現。
名古屋大學 工學研究所 山本真義教授表示：
今年，日本經濟產業省制定了2030年新建資料中心節能30%的目標，目前距實現該目標只有不到10年的時間。然而，這些產品的性能不僅涉及到節能，還攸關到社會基礎設施的堅固性和穩定性。針對今後的社會需求，ROHM研發了新的GaN元件，不僅節能性更佳，而且閘極耐壓高達8V，可以確保堅固性和穩定性。從該系列產品開始，ROHM將透過融合自豪的類比電源技術「Nano Pulse Control™」，不斷提高各種電源效率，在不久的將來相信會掀起一場巨大的技術革新浪潮，進而在2040年的半導體和資通訊業界實現碳中和的目標。
＜研發背景＞
近年來，在伺服器系統等領域，由於IoT裝置的需求日益增加，功率轉換效率的提升和裝置小型化已經成為重要的社會課題之一，業界不斷要求功率元件進行改善優化。ROHM一直在大力推動領先業界的SiC元件和各種具優勢的矽元件的研發與量產，同時，持續致力於在中耐壓範圍具有出色高頻工作性能的GaN元件研發，為各類型應用提供更廣泛的電源解決方案。
＜什麼是EcoGaN™＞
EcoGaN™是透過大幅優化GaN的低導通電阻和高速開關性能，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。
・EcoGaN™是ROHM Co., Ltd.的商標。
＜新產品特點＞
1. 採用ROHM自有結構，將閘極-源極間額定電壓提高至8V
一般耐壓200V以下的GaN元件，在結構上閘極驅動電壓為5V，而其閘極-源極間額定電壓為6V，其voltage margin非常小，只有1V。一旦超過元件的額定電壓，就可能會發生劣化和損壞等可靠性方面的問題，這就需要對閘極驅動電壓進行高精度的控制，因此，這已成為阻礙GaN元件普及的重大瓶頸。
針對此課題，新產品透過採用ROHM獨家結構，成功將閘極-源極間的額定電壓從過去的6V提高到了業界最高的8V。這使元件工作時的voltage margin得到進一步擴大，在開關工作過程中即使產生了超過6V的過衝電壓，元件也不會劣化，有助提高電源電路的可靠性。
2. 支援大電流且採用散熱性出色的封裝
新產品所採用的封裝形式，可支援大電流且具有出色的散熱性能，在可靠性和安裝性方面已擁有優異的實際應用記錄，而且通用性強，將使安裝工程的操作更加容易。此外，透過銅片鍵合封裝技術，使寄生電感值比傳統封裝降低了55％，因此在針對高頻工作的電路設計時，可大幅發揮元件性能。
3. 高頻段電源效率達96.5%以上
新產品透過擴大閘極-源極間額定電壓和採用低電感封裝，大幅提升了元件性能，即使在1MHz的高頻段也能達到96.5%以上的高效率，有助提高電源裝置的效率並進一步實現小型化。
＜應用範例＞
・資料中心和基地台等的48V輸入降壓轉換器電路
・基地台功率放大器的升壓轉換器電路
・LiDAR驅動電路、行動裝置的無線充電電路
・D類音訊放大器
＜電路範例＞
＜產品系列＞
＜名詞解釋＞
*1) GaN HEMT
GaN（氮化鎵）是一種運用於新一代功率元件的化合物半導體材料。與普通的半導體材料矽相比，具有更優異的物理性能，目前利用其高頻特性的應用已經開始增加。
HEMT是High Electron Mobility Transistor（高電子移動率電晶體）的英文字母縮寫。
*2) 閘極-源極間額定電壓（閘極耐壓）
可以在閘極和源極之間外加的最大電壓。工作所需的電壓稱為驅動電壓，當外加了高於特定閾值的電壓時，GaN HEMT將處於ON狀態。
*3) 過衝電壓
開關ON/OFF時產生超出規定電壓值的電壓。
*4) Nano Pulse Control™
一種超高速脈衝控制技術，在電源IC中實現奈秒（ns）級的開關導通時間（電源IC的控制脈衝寬度），使得過去必須由2顆以上電源IC方可完成的從高到低的電壓轉換工作，僅需要“1顆電源IC”即可實現。
・Nano Pulse Control™是ROHM Co., Ltd.的商標或註冊商標。
