罗姆这款GaN将替换Si MOSFET！体积减少99%、功耗降低55%-Ameya360 electronic components purchasing network

罗姆这款GaN将替换Si MOSFET！体积减少99%、功耗降低55%

Release time：2023-07-26

author：AMEYA360

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　　20世纪50年代，以硅(Si)、锗(Ge)为代表的第一代半导体材料出现，取代了笨重的电子管，促使以集成电路为核心的微电子工业实现飞跃。而为了满足日益增加的多元化需求，以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为代表的第二代半导体，以及以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)为代表的第三代半导体应运而生。

　　当前，第三代半导体已成为战略性新兴产业的重要组成部分。与硅相比，氮化镓的禁带宽度、击穿场强、电子饱和速度都高出三倍左右，GaN具有更优异的物理性能，特别是在高频率工作、高速开关的状态下，相较于硅甚至碳化硅都有更好的表现。

　　2012年，第一颗600V的GaN芯片通过了JEDEC;2018年，650V功率 GaN IC 面市;2019年，650V功率GaN市场被打开。2020年，小米推出65W GaN充电器，进一步拓展了GaN市场。据Trend Force报告显示，全球GaN功率元件市场规模将从2022年的1.8亿美金成长到2026年的13.3亿美金，复合增长率高达65%。

　　说到氮化镓，不得不提全球半导体代表厂商罗姆半导体(ROHM)，自2006年起，罗姆开始研发氮化镓产品，经过不懈努力，在2021年确立了150V GaN器件技术，普通氮化镓产品是6V耐压，而罗姆产品可以做到8V。2023年4月，ROHM开始量产650V耐压产品。近日，罗姆又推出新产品EcoGaN™ Power Stage IC “BM3G0xxMUV-LB”。该产品可以替代现有的Si MOSFET，从而使器件体积减少99%，功率损耗降低55%，有助于减少服务器和AC适配器的体积以及损耗。

罗姆这款GaN将替换Si MOSFET！体积减少99%、功耗降低55%

　　罗姆半导体(上海)有限公司技术中心High Power Solution部门负责人周劲介绍，针对可持续发展的需求，GaN HEMT作为一种有助于提高功率转换效率和实现器件小型化的器件被寄予厚望。然而，与Si MOSFET相比，GaN HEMT的栅极处理较难，例如驱动电压低，容易误启动;栅极耐电压低，栅极存在损坏风险。因此必须与驱动栅极用的驱动器结合使用，如此不仅增加了设计复杂度，也额外增加了系统成本。必须与驱动栅极用的驱动器结合使用。罗姆这款GaN将替换Si MOSFET！体积减少99%、功耗降低55%

　　在这种市场背景下，ROHM结合所擅长的功率和模拟两种核心技术优势，开发出集功率半导体——GaN HEMT和模拟半导体——栅极驱动器于一体的Power Stage IC。也就是说，这款产品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，该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。具体而言，EcoGaN™ Power Stage IC具有三个特点：首先，支持各种一次侧电源电路。驱动范围宽、启动时间短，可以应用在各式AC-DC的电路中(包括反激式、半桥、交错式PFC和图腾柱PFC)，并且传输延迟时间短，整个环路等设计较容易。

　　其次，该产品进一步降低了功耗。在导通损耗影响较小的情况下，相比Si MOSFET单体减少55%，相比普通产品，仍然可以做到减少约20%的程度。

　　同时，产品进一步小型化。一般来说，普通产品含有9个相关元器件，而罗姆的新产品使得驱动方式进一步简化，外置Power Stage相关元器件只需1个。

　　Power Stage IC目前有两款：BM3G007MUV-LB和BM3G015MUV-LB，导通电阻分别是70毫欧和150毫欧。此外，配合这些产品罗姆配备了三款评估板，BM3G007MUV-EVK-002用来评估芯片的整体方案性能;BM3G007MUV-EVK-003和BM3G015MUV-EVK-003，可移植到客户现有方案进行测试。

　　提到未来的产品路线，周劲表示：“罗姆将不断改进驱动技术和控制技术，与EcoGaN™系列”GaN器件相结合，便于客户选择。”Power Stage IC下一代机型，准偕振AC-DC+GaN的器件预计在2024年一季度量产，功率因数改善+GaN的器件也将于2024年第一季度量产，半桥+GaN的器件预计在2024年第二季度量产。

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行业新闻

ROHM开发出适用于AI服务器等高性能服务器电源的MOSFET

　　~实现业界超低导通电阻和超宽SOA范围~　　全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)面向企业级高性能服务器和AI服务器电源，开发出实现了业界超低导通电阻*¹和超宽SOA范围*²的Nch功率MOSFET*³。　　新产品共3款机型，包括非常适用于企业级高性能服务器12V系统电源的AC-DC转换电路二次侧和热插拔控制器(HSC)*⁴电路的“RS7E200BG”(30V)，以及非常适用于AI服务器48V系统电源的AC-DC转换电路二次侧的“RS7N200BH(80V)”和“RS7N160BH(80V)”。　　随着高级数据处理技术的进步和数字化转型的加速，对支撑数据中心的服务器的需求不断增加。此外，对具有高级计算能力的AI处理服务器的需求也呈增长趋势，预计未来将会持续增长。由于这些服务器需要 24小时不间断运转(始终通电)，因此电源单元中使用的多个MOSFET的导通电阻造成的导通损耗，会对系统整体性能和能效产生很大影响。特别是在AC-DC转换电路中，其导通损耗占比较高，因此需要使用导通电阻低的MOSFET。另外，服务器配备了热插拔功能，可以在通电状态下更换和维护内部的板卡和存储设备，在更换等情况下，服务器内部会产生较大的浪涌电流*⁵。因此，更大的安全工作区范围(宽SOA范围)对于保护服务器内部和MOSFET而言至关重要。对此，ROHM新开发出一种DFN5060-8S封装，与以往封装形式相比，封装内部的芯片可用面积增加，从而开发出实现业界超低导通电阻和宽SOA范围的功率 MOSFET。新产品非常有助于提高服务器电源电路的效率和可靠性。　　新产品均采用新开发的DFN5060-8S(5.0mm×6.0mm)封装，与以往的HSOP8(5.0mm×6.0mm)封装相比，封装内的芯片可用面积增加了约65%。这使得新产品能够以5.0mm×6.0mm的封装尺寸实现业界超低导通电阻，30V产品“RS7E200BG”的导通电阻仅为0.53mΩ(Typ.)，80V产品“RS7N200BH”仅为1.7mΩ(Typ.)，非常有助于提高服务器电源电路的效率。　　另外，通过优化封装内部的夹片形状设计，提高了散热性能，同时提高了有助于确保应用产品可靠性的SOA范围。尤其是30V产品“RS7E200BG”，其SOA范围达70A以上(条件：脉冲宽度=1ms、VDS=12V时)，与以往的HSOP8封装产品相比，在相同条件下SOA范围提高了一倍，从而以5.0mm×6.0mm的封装尺寸实现了业界超高的SOA范围。　　新产品已经暂以月产100万个的规模投入量产(样品价格：710日元/个，不含税)。前道工序的生产基地为ROHM Co., Ltd.(日本滋贺工厂)，后道工序的生产基地为OSAT(泰国)。另外，新产品已经开始通过电商进行销售。　　ROHM计划在2025年内逐步实现也支持AI服务器热插拔控制器电路应用的功率MOSFET的量产。未来， ROHM将继续扩大相关产品阵容，为应用产品的高效运行和可靠性提升贡献力量。　　<产品阵容>　　<关于EcoMOS™品牌>　　EcoMOS™是ROHM开发的Si功率MOSFET品牌，非常适用于功率元器件领域对节能要求高的应用。 EcoMOS™产品阵容丰富，已被广泛用于家用电器、工业设备和车载等领域。客户可根据应用需求，通过噪声性能和开关性能等各种参数从产品阵容中选择产品。　　・EcoMOS™是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。　　<应用示例>　　企业级高性能服务器12V系统电源的AC-DC转换电路和HSC电路　　AI(人工智能)服务器48V系统电源的AC-DC转换电路　　工业设备48V系统电源(风扇电机等)　　<电商销售信息>　　开始销售时间：2025年2月起　　产品型号：RS7E200BG、RS7N200BH、RS7N160BH　　<术语解说>　　*1)导通电阻(RDS(on))　　MOSFET启动时漏极与源极之间的电阻值。该值越小，运行时的损耗(电力损耗)越少。　　*2)SOA(Safe Operating Area)范围　　元器件不损坏且可安全工作的电压和电流范围。超出该安全工作区工作可能会导致热失控或损坏，特别是在会发生浪涌电流和过电流的应用中，需要考虑SOA范围。　　*3)功率MOSFET　　适用于功率转换和开关应用的一种MOSFET。目前，通过给栅极施加相对于源极的正电压而导通的Nch MOSFET是主流产品，相比Pch MOSFET，具有导通电阻小、效率高的特点。因其可实现低损耗和高速开关而被广泛用于电源电路、电机驱动电路和逆变器等应用。　　*4)热插拔控制器(HSC：Hot Swap Controller)　　可在设备的供电系统运转状态下插入或拆卸元器件的、具有热插拔功能的专用IC(集成电路)，发挥着控制插入元器件时产生的浪涌电流，并保护系统和所连接元器件的重要作用。　　*5)浪涌电流(Inrush Current)　　在电子设备接通电源时，瞬间流过的超过额定电流值的大电流。因其会给电源电路中的元器件造成负荷，所以通过控制浪涌电流，可防止设备损坏并提高系统稳定性。

2025-03-06 14:24 reading：419

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