ROHM开发出可更大程度激发GaN器件性能的超高速栅极驱动器IC

2023-10-19  admin 本站
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~采用业界先进的纳秒量级栅极驱动技术,助力LiDAR和数据中心等应用的小型化和进一步节能~

全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)开发出一款超高速驱动GaN器件的栅极驱动器IC“BD2311NVX-LB”。

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近年来,在服务器系统等领域,由于IoT设备的需求日益增长,电源部分的功率转换效率提升和设备的小型化已经成为重要的社会课题,而这就要求功率元器件的不断优化。另外,不仅在自动驾驶领域,在工业设备和社会基础设施监控等领域应用也非常广泛的LiDAR*1,也需要通过高速脉冲激光照射来进一步提高识别精度。

在这类应用中,必须使用高速开关器件,因此,ROHM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。不仅如此,ROHM还会不定期推出更小型的WLCSP*2产品,助力应用产品的小型化。

新产品实现了纳秒(ns)量级的栅极驱动速度,从而使GaN器件可实现高速开关。之所以能实现该特性,离不开ROHM对GaN器件的深入研究以及对栅极驱动器IC性能的追求。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。

另外,新产品通过采用ROHM自有的驱动方式、搭载栅极输入波形过冲*3(一直以来的难题)抑制功能,可以防止因过电压输入而致的GaN器件故障;通过集成ROHM的EcoGaN,还可以简化配套产品的设计,有助于提高应用产品的可靠性。不仅如此,针对多样化的应用需求,还可以通过调整栅极电阻,来选择理想的GaN器件。

新产品已于2023年9月开始量产(样品价格900日元/个,不含税)。

ROHM拥有有助于节能和小型化的GaN器件产品阵容——“EcoGaN”系列产品,未来,ROHM将通过提供与更大程度地激发出这些GaN器件性能的栅极驱动器IC相结合的电源解决方案,为实现可持续发展社会贡献力量。

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台湾国立中央大学 电气工程专业 辛裕明 教授

GaN器件有望成为一种在高频范围的性能表现优于硅器件的产品。在功率开关应用中,特别是在DC-DC和AC-DC转换器领域,GaN器件的高频特性可提高功率密度,因而有助于实现更小型、更节能的电路。

而要想更大程度地发挥出GaN器件的性能,不仅需要考虑GaN HEMT*4的低驱动电压,可实现高速开关的栅极驱动器IC也是必不可缺的。ROHM致力于通过先进的驱动器驱动技术来更大程度地提高GaN器件的性能,这引起了我们的关注。我与刘宇晨教授(国立台北科技大学)和夏勤教授(长庚大学)合作,对ROHM的栅极驱动器IC“BD2311NVX”进行了测试。

测试结果证实,与其他驱动器IC相比,BD2311NVX在降压和升压转换器1MHz开关频率下的上升时间更短,开关噪声更小。

缩短驱动器IC的这种上升时间有助于更大程度地发挥出GaN在降低开关损耗方面的优势。另外,我们对于在电源和驱动器等的模拟技术方面优势显著的ROHM GaN解决方案也抱有非常高的期望。

<在LiDAR中的应用示意图>

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<产品阵容>

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<应用示例>

・LiDAR(工业设备、基础设施监控应用等)驱动电路

・数据中心、基站等的48V输入降压转换器电路

・便携式设备的无线供电电路

・D类音频放大器等

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<参考设计信息>

ROHM官网上提供配备新产品、ROHM 150V GaN“EcoGaN”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。

参考设计产品型号:REFLD002-1(矩形波型电路)

REFLD002-2(谐振型电路)

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<什么是EcoGaN>

EcoGaN是通过更大程度地发挥GaN的性能,助力应用产品进一步节能和小型化的ROHM GaN器件,该系列产品有助于应用产品进一步降低功耗、实现外围元器件的小型化、减少设计工时和元器件数量等。

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・EcoGaN是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。

<辛裕明 教授 简介>

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1965年出生于台湾台南。国立中央大学理学学士、国立交通大学硕士、加利福尼亚大学圣地亚哥分校电气工程博士。现任台湾国立中央大学(NCU)电气工程专业的教授,以及Applied Physics Express(APEX)和Japanese Journal of Applied Physics(JJAP)的海外编辑。研究对象是基于异质结和宽带隙半导体的元器件和电路开发。

·个人简历

1997年  加入位于新泽西州沃伦县的Anadigics公司(现为Coherent Corp.)。开发无线和光纤通信用的GaAs MESFET和pHEMT。

1998年  进入国立中央大学电气工程系任教。

2004年~2005年  伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校访问研究员。

2016年~2017年  加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)客座教授。

2019年~2022年  国立中央大学(NCU)光学研究中心主任。

<术语解说>

*1LiDAR

LiDAR是Light Detection And Ranging(激光探测与测距)的缩写,是使用近红外光、可见光或紫外光照射对象物,并通过光学传感器捕获其反射光来测量距离的一种遥感(使用传感器从远处进行感测)方式。

*2WLCSPWafer Level Chip Scale Package

一种在整片晶圆上形成引脚并进行布线等,然后再切割得到单个成品芯片的超小型封装形式。与将晶圆切割成单片后通过树脂模塑形成引脚等的普通封装形式不同,这种封装可以做到与内部的半导体芯片相同大小,因此可以缩减封装的尺寸。

*3)过冲

开关ON/OFF时瞬间产生超出规定值电压的现象。

*4) GaN HEMT

GaN(氮化镓)是一种用于新一代功率元器件的化合物半导体材料。与普通的半导体材料——Si(硅)相比,具有更优异的物理性能,目前,因其具有出色的高频特性,越来越多的应用开始采用这种材料。

HEMT是High Electron Mobility Transistor(高电子迁移率晶体管)的英文首字母缩写。

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