來源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

人類的能源消耗正在付出代價(jià)：流動(dòng)性、工業(yè)和日常生活對(duì)越來越多能源的需求正在威脅著氣候和環(huán)境。因此，必須改變能源的使用方式。

已經(jīng)發(fā)生了很多事。智能城市、智能家居、工業(yè)4.0和人工智能是通過數(shù)字化簡化資源使用的想法。但與此同時(shí)，所有這些想法都嚴(yán)重依賴于數(shù)據(jù)中心：大數(shù)據(jù)，例如邊緣計(jì)算，正在消耗大量的電力。

電動(dòng)汽車和自動(dòng)駕駛是減少移動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響的方法。但與此同時(shí)，這些技術(shù)需要大量的能量才能發(fā)揮作用。從化石燃料到電能的轉(zhuǎn)變是不夠的。

停止能源浪費(fèi)

盡管對(duì)電能的需求不斷增加，但所需的能源卻盡可能少。所有的電子設(shè)備，從最小的傳感器IC到大型電動(dòng)機(jī)，都需要停止浪費(fèi)能源。

此外，電能的產(chǎn)生以及從電源到最終設(shè)備的所有運(yùn)輸步驟都必須是有效的：大多數(shù)人不知道發(fā)電廠產(chǎn)生的電力只有大約一半是由消費(fèi)者手中的電氣和電子設(shè)備消耗的。其余部分在傳輸、分配和供電過程中丟失。換句話說，發(fā)電廠在燃燒大量石油或煤炭、排放二氧化碳或冒著很高的維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行時(shí)，一半的電力是浪費(fèi)的。

對(duì)越來越多的能源的需求正在威脅著氣候和環(huán)境。

解決方案：模擬電源

節(jié)約能源和提高能源效率是所有未來技術(shù)的主要目標(biāo)。Rohm半導(dǎo)體公司以我們所稱的“模擬力量”而引以為豪。

模擬電源是什么意思？在ROHM，它代表著將多年來培養(yǎng)的模擬技術(shù)與先進(jìn)的電力技術(shù)相結(jié)合。

模擬技術(shù)專家

在開發(fā)高效、可靠的集成電路時(shí)，需要對(duì)功率波形進(jìn)行精確的控制。通過開發(fā)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品的集成電路，ROHM改進(jìn)了其專有的模擬技術(shù)，允許靈活和精細(xì)地控制電信號(hào)。此外，我們還建立了一個(gè)獨(dú)特的開發(fā)系統(tǒng)，將先進(jìn)的模擬技術(shù)準(zhǔn)確地融入到每個(gè)過程中，包括電路設(shè)計(jì)、布局和工藝開發(fā)。

SiC晶片工藝是ROHM垂直集成制造系統(tǒng)的一部分。

技術(shù)領(lǐng)先是由一個(gè)垂直集成的制造系統(tǒng)完成的，在這個(gè)系統(tǒng)中，所有的工藝都是在內(nèi)部進(jìn)行的：從硅錠拉制(這是半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)的起點(diǎn))到內(nèi)部電路和布局設(shè)計(jì)、掩模生產(chǎn)、晶片工藝、測(cè)試和封裝。Rohm認(rèn)為它的優(yōu)勢(shì)在于管理產(chǎn)品供應(yīng)和質(zhì)量的生產(chǎn)系統(tǒng)，而不像半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)成為規(guī)范的分工。

電源集成電路

ROHM方法的可能性的第一個(gè)例子是新的Nano系列電源集成電路。他們利用了一種叫做納米脈沖控制的超短脈沖控制技術(shù)，以及提供超低電流消耗的納米能源技術(shù)。

增加階躍比

采用納米脈沖控制技術(shù)的電源芯片，由9 ns的超短脈沖寬度構(gòu)成，提供了一種單芯片解決方案，只需一個(gè)電路就可以將60V輸入轉(zhuǎn)換為2.5V。預(yù)計(jì)這將用于目前在歐洲市場(chǎng)采用的48V汽車電源系統(tǒng)和工業(yè)設(shè)備。此外，越來越多的服務(wù)器板架使用更高的電源電壓，以節(jié)省電力。用一步而不是兩、三步轉(zhuǎn)換電壓，可以在提高效率的同時(shí)，顯著地降低變換器的體積和復(fù)雜度。

降低功耗

在BUCK DC/DC變換器中采用納米能源，使得在單鍵電池上驅(qū)動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和可穿戴設(shè)備長達(dá)十年之久成為可能。定期收集和傳輸數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大部分時(shí)間都處于空閑狀態(tài)。Rohm公司的BD 70522GUL降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器IC將待機(jī)功耗降低到僅180 nA，同時(shí)在從低負(fù)荷到高負(fù)荷的廣泛工作條件下實(shí)現(xiàn)了超過90%的功率轉(zhuǎn)換效率。這可以導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴領(lǐng)域的創(chuàng)新，消除頻繁更換電池的需要。

音頻設(shè)備的功率

乍一看，音頻似乎是一個(gè)完全不同的領(lǐng)域。但是電源的質(zhì)量對(duì)音頻設(shè)備的音質(zhì)有相當(dāng)大的影響。因此，電源集成電路必須以最小的電壓波動(dòng)和噪音產(chǎn)生清潔的電源。然而，這絕不是一個(gè)容易實(shí)現(xiàn)的壯舉。音頻專業(yè)人員可以很容易地通過耳朵識(shí)別電源IC的電氣特性中可能出現(xiàn)的個(gè)別差異。

Rohm的mus-IC系列高保真音頻集成電路是系統(tǒng)級(jí)方法的結(jié)果，它考慮了每個(gè)開發(fā)過程的影響，以確定理想的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品條件。在系統(tǒng)一級(jí)對(duì)與設(shè)計(jì)和施工有關(guān)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了徹底的檢查，以提高音頻質(zhì)量。

其他芯片也可以從這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中受益，例如設(shè)計(jì)用于放大汽車傳感器信號(hào)而不受噪聲干擾影響的高EMI容限運(yùn)算放大器。例如，ROHM能夠?qū)⒃肼?a target="_blank">電阻提高3.5倍至10倍，并通過徹底調(diào)整電路設(shè)計(jì)、布局和工藝開發(fā)來消除特殊噪聲對(duì)抗的需要。

電力技術(shù)新材料

60多年來，硅基器件一直是主流半導(dǎo)體材料，而碳化硅(SiC)功率器件有望在未來幾年中得到越來越多的采用。外圍技術(shù)的發(fā)展將進(jìn)一步加速這一新材料的潛力和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定和有效供給。

ROHM半導(dǎo)體歐洲公司的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師Stefan Klein表示：“作為第一家將SiC電源設(shè)備推向市場(chǎng)的制造商，ROHM致力于發(fā)揮重要作用?！薄霸诂F(xiàn)有電路中，簡單地用SiC元件代替Si器件不能獲得SiC的優(yōu)點(diǎn)。相反，ROHM正積極參與技術(shù)開發(fā)和環(huán)境改善，以便更有效地使用SiC器件，“Klein繼續(xù)說。

ROHM積極參與技術(shù)開發(fā)和環(huán)境改善，以便更有效地使用SiC器件?！?/p>

Stefan Klein，ROHM半導(dǎo)體歐洲現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師

封裝及模塊

封裝芯片的封裝和模塊，為傳統(tǒng)的Si器件設(shè)計(jì)，不能與SiC組件一起優(yōu)化工作。因此，ROHM開發(fā)了自己的封裝和模塊，為SiC器件優(yōu)化，其中包括許多獨(dú)特的特點(diǎn)。一個(gè)例子：一種稱為“G型”的專有模塊技術(shù)，具有低的熱阻和電感。結(jié)合這項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)品可以變得更小，同時(shí)仍然能夠處理大電流。

與此同時(shí)，SiC封裝正在不斷改進(jìn)。盡管仍處于研發(fā)階段，但一種具有行業(yè)最低熱阻的新基板材料將有可能開發(fā)出超小型(38x74x11.5mm)、重量輕的傳輸模型SiC電源模塊，其電流可達(dá)400 A。還提供了針對(duì)SiC器件特性進(jìn)行優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)集成電路和包含SiC組件的評(píng)估板，使用戶能夠有效地利用SiC的功能。

模擬和電源的協(xié)同作用

模擬技術(shù)和電力技術(shù)的同步發(fā)展為創(chuàng)新創(chuàng)造了一個(gè)平臺(tái)，預(yù)計(jì)這將大大提高效率，同時(shí)減少電力和供電系統(tǒng)的規(guī)模。

不僅僅是同步模擬和力量的進(jìn)化，兩者的結(jié)合創(chuàng)造了協(xié)同效應(yīng)，使雄心勃勃的目標(biāo)觸手可及。將得到的解決方案集成到單個(gè)模塊或包中，可以在更小的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的性能、更好的可用性和更高的可靠性--從而使未來更受關(guān)注。

模塊化和單片(單封裝)技術(shù)在改善復(fù)雜和先進(jìn)電路的性能方面發(fā)揮著重要作用，同時(shí)也減少了尺寸、重量和材料數(shù)量。

為環(huán)境和人類節(jié)約能源

適當(dāng)?shù)募蓪?duì)于提高可靠性和易用性也是至關(guān)重要的.Rohm擁有許多適合于各種應(yīng)用案例和設(shè)備特性的模塊化技術(shù)。模塊化的解決方案，利用模擬和電源的協(xié)同效應(yīng)，預(yù)計(jì)將使尖端技術(shù)越來越多的應(yīng)用。

審核編輯黃昊宇