氮化鎵功率器件多用于充電器領域，出貨量很大。并陸續(xù)擴展到車載OBC、數(shù)據中心的電源、分布式電源等應用。最近羅姆發(fā)布EcoGaN? Power Stage IC “BM3G0xxMUV-LB”。該產品可以替代現(xiàn)有的Si MOSFET，器件體積減少99%，功率損耗降低55%，可應用于服務器和AC適配器等。在羅姆半導體的媒體交流上，羅姆技術高管分享了羅姆氮化鎵新產品的特點和對氮化鎵市場的預期。

羅姆半導體(上海)有限公司技術中心High Power Solution部門負責人周勁介紹，與硅相比，氮化鎵的禁帶寬度、擊穿場強、電子飽和速度高出三倍左右，具有更優(yōu)異的物理性能，特別是在高頻率工作、高速開關的狀態(tài)下，比硅甚至碳化硅都有更好的表現(xiàn)。HEMT指高電子遷移率晶體管，具有平面結構，用來控制器件開關，GaN HEMT的開關速度非常高。

周勁解析，氮化鎵的使用通常會面臨兩個問題，一是驅動電壓（Vth）比較低，通常是1.5到1.8V左右，有噪音的時候會誤開啟，即便不一定壞，但會導致?lián)p耗比較高。

二是柵極耐壓比較低，通常氮化鎵器件的標定是5V驅動電壓，4.5V以下可以導通但不徹底，到了6V以上則面臨柵極損壞的風險。最佳驅動電壓范圍窄，柵極處理起來很難。氮化鎵器件通常工作在很高的頻率，噪音和脈沖情況都比較復雜，通常必須與專門的驅動電路或者驅動器配合使用，但是這樣外置元器件數(shù)量多，通路的寄生參數(shù)的影響在工作的200K以上或者是1兆更高，這種寄生參數(shù)影響就越來越明顯。

羅姆新推出的Power Stage IC，將柵極驅動器和GaN HEMT一體化封裝，可輕松替代Si MOSFET。這兩者將FET性能最大化，GnA決定效率值，組合在一起實現(xiàn)高速開關，更加充分地發(fā)揮氮化鎵器件的性能。



相比Si MOSFET，開關損耗大幅度降低，外圍電路更簡單，僅需一個外置器件，另外，相比Si MOSFET+散熱片，器件體積顯著減小。 有助于應用產品的小型化。



新產品為VQFN封裝，8×8mm，厚度是1毫米的IC，一體化的封裝，驅動電壓可實現(xiàn)跟現(xiàn)在的DC-DC控制器一樣的水準，啟動時間也大幅縮短，傳輸延遲11納秒到15納秒，這個是基于氮化鎵本身的高速特性。

從產品的框圖來看，柵極驅動器內置電壓范圍接口，通過這個接口使原來的很窄的驅動電壓要求可以達到5V到30V，羅姆發(fā)揮在模擬方面的技術優(yōu)勢，加入Power GaN的系列，豐富了產品陣容。



同時，芯片內置EMI控制，優(yōu)化驅動的波形，在不影響速度的情況下，能夠控制EMI，還有相應的電源、溫度保護等等電路。在把這款氮化鎵器件替代到現(xiàn)有方案中時，不需要大幅調整驅動電壓，不用擔心噪聲影響，從而簡化設計工程師的工作。

該產品支持各種一次側電源電路?？梢詰迷诟鞣NAC-DC的電路中，包括反激式、半橋、交錯式和圖騰等，驅動范圍寬、啟動時間短，傳輸延遲時間短，整個環(huán)路等的設計更簡單。

新產品目前有兩款，包括BM3G007MUV-LB和BM3G015MUV-LB，導通電阻分別是70毫歐和150毫歐。此外，還備有三款評估板，一款是BM3G007MUV-EVK-002，用來評估芯片的整體方案性能，另外兩款BM3G007MUV-EVK-003和BM3G015MUV-EVK-003，可移植到客戶現(xiàn)有方案進行測試。



羅姆自2006年開始研發(fā)氮化鎵相關產品，在2021年確立150V GaN器件技術，普通氮化鎵產品是6V耐壓，羅姆產品可以做到8V。

2023年4月開始量產650V耐壓產品，此次又發(fā)布650V Power Stage IC。今后還將不斷改進驅動技術和控制技術，與EcoGaN系列GaN器件相結合，便于客戶選擇。

另外，Power Stage IC的下一代產品，準偕振AC-DC+GaN的器件預計在2024年一季度量產，功率因數(shù)改善+GaN的器件也是2024年第一季度量產，半橋+GaN的器件預計在2024年第二季度量產。

如今隨著快充的廣泛應用，氮化鎵的成本也隨之下降。預計在工業(yè)系統(tǒng)應用、新能源氣汽車等應用的推動下，2025年后氮化鎵將迎來下一波增長。而羅姆也將不斷擴充氮化鎵產品線，滿足市場所需。