引言

氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）同属第三代开云棋牌官网在线客服，相比硅基开云棋牌官网在线客服（Si），具有禁带宽度更宽、高耐压、热导率、电子饱和速度更高的特点，能够满足现代电子技术对开云棋牌官网在线客服材料提出的高温、高功率、高压、高频要求。而相对于SiC在高耐压和大工作电流方面具有的优势，GaN更有望在100~600V中等耐压范围内，凭借出色的击穿场强和电子饱和速度，实现低导通电阻和高速开关（高频率工作）性能。如图1所示。

图1：功率器件的适用范围

针对要求小型化、低功耗的5G和PD快充适配器等产品，仅凭目前主流开云棋牌官网在线客服材料Si已无法满足需求，这使得包括GaN HEMT在内的新型功率开云棋牌官网在线客服必不可少。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。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。如图2所示。

图2：一次电源市场需求

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开云棋牌官网在线客服生产工艺技术，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。

什么是EcoGaN™？

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。图3为罗姆EcoGaN™ 标识。

图3：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。

·“EcoGaN™”是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。

创新型电源解决方案解决GaN应用课题

1. 栅极驱动器与GaN相结合

罗姆在推出支持高速开关的GaN器件的同时，还开发出可更大程度地激发出GaN器件性能的超高速驱动栅极驱动器IC“BD2311NVX-LB”，实现了纳秒（ns）量级的栅极驱动速度，从而使GaN器件可实现高速开关。通过最小栅极输入脉宽为1.25纳秒的高速开关，助力应用产品实现小型化、进一步节能和更高性能。此外，ROHM官网上提供配备BD2311NVX-LB、150V GaN和高输出功率激光二极管的LiDAR用参考设计。通过参考设计，有助于减少应用产品的开发工时，如图4。详情请见：https://www.rohm.com.cn/reference-designs/refld002

图4： LiDAR用参考设计

2. DC-DC控制器与GaN器件相结合

GaN器件因其具有高速开关的特性优势而被广泛采用，然而，如何提高控制IC（负责GaN器件的驱动控制）的速度已成为亟需解决的课题。

在这种背景下，罗姆进一步改进了在电源IC领域确立的超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control™”，成功地将控制脉冲宽度从以往的9ns缩短到2ns的业界超高水平，并通过与GaN HEMT组合实现了高速开关。采用该技术的DC-DC控制器IC（开发中）和EcoGaN™ 电源电路比普通产品的安装面积减少了86%，如图5所示。适用于基站、数据中心、FA设备和无人机等众多领域，将为实现应用的显著节能和小型化做出贡献。

图5：GaN器件与Si器件电源电路尺寸比较

3. 集栅极驱动器和GaN于一体的Power Stage IC

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（图6）。

图6： 使用GaN器件时面临的问题

罗姆结合所擅长的功率和模拟两种核心技术优势，开发出集功率开云棋牌官网在线客服——GaN HEMT和模拟开云棋牌官网在线客服——栅极驱动器于一体的Power Stage IC“BM3G0xxMUV-LB”。该产品的问世使得被称为“下一代功率开云棋牌官网在线客服”的GaN器件轻轻松松即可实现安装。如图7所示。

图7： EcoGaN™ Power Stage IC简介

新产品中集成了新一代功率器件650V GaN HEMT、能够更大程度地激发出GaN HEMT性能的专用栅极驱动器、新增功能以及外围元器件。另外，新产品支持更宽的驱动电压范围（2.5V～30V），拥有支持一次侧电源各种控制器IC的性能，因此可以替换现有的Si MOSFET。与Si MOSFET相比，器件体积可减少约99%，功率损耗可降低约55%，因此可同时实现更低损耗和更小体积。

EcoGaN™产品路线图

今后，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，如图8所示。

关于前述Power Stage IC产品，罗姆计划2024年量产搭载伪谐振AC-DC电路或功率因数改善电路、以及搭载半桥电路等产品。并且，截至2026年，计划陆续量产将GaN HEMT、栅极驱动IC、控制IC集成在同一封装的产品。罗姆将继续为用户提供各种形式的EcoGaN™解决方案，方便用户更加便捷地搭载GaN器件。

图8：EcoGaN™相关产品的产品路线图

总结

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。并且，为用户提供更加便捷地发挥GaN性能、更大程度地激发其强大潜能的电源解决方案，为实现可持续发展社会贡献力量。