ROHM建立业界最高8V闸极耐压150V GaN HEMT量产体制

半导体制造商ROHM(总公司：日本京都市)已建立150V耐压GaN HEMT｢GNE10xxTB系列(GNE1040TB)｣的量产体制，该系列产品的闸极耐压(闸极-源极间额定电压)高达8V，非常适用于基站、数据中心等工控设备和各类型IoT通讯装置的电源电路。

一般来说，GaN元件具有优异的低导通电阻和高速开关性能，有助降低各种电源功耗和实现周边元件小型化。但其闸极耐压很低，因此在开关工作时的元件可靠性方面尚存在课题。针对该课题，ROHM新产品透过独创结构，成功将闸极-源极间额定电压从过去的6V提高到了8V。也就是说，在开关过程中即使产生了超过6V的过冲电压，元件也不会劣化，有助提高电源电路的设计余裕和可靠性。此外，该系列产品采用支持大电流且具有出色散热性的通用型封装，将使安装工程的操作更加容易。
新产品于2022年3月起开始量产，前段制程的制造据点为ROHM Hamamatsu Co., Ltd.(日本滨松市)，后段制程的制造据点为ROHM Co., Ltd.(日本京都市)。

ROHM将有助节能和小型化的GaN元件产品系列命名为「EcoGaNTM」，致力大幅提高元件性能。今后，ROHM将继续研发融合「Nano Pulse Control」等类比电源技术的控制IC及模块，透过可充分发挥GaN元件性能的电源解决方案，助力永续发展社会的实现。

名古屋大学 工学研究所 山本真义教授表示：今年，日本经济产业省制定了2030年新建数据中心节能30%的目标，目前距实现该目标只有不到10年的时间。然而，这些产品的性能不仅涉及到节能，还攸关到社会基础设施的坚固性和稳定性。针对今后的社会需求，ROHM研发了新的GaN元件，不仅节能性更佳，而且闸极耐压高达8V，可以确保坚固性和稳定性。从该系列产品开始，ROHM将透过融合自豪的类比电源技术「Nano Pulse Control」，不断提高各种电源效率，在不久的将来相信会掀起一场巨大的技术革新浪潮，进而在2040年的半导体和资通讯业界实现碳中和的目标。

研发背景

近年来，在服务器系统等领域，由于IoT装置的需求日益增加，功率转换效率的提升和装置小型化已经成为重要的社会课题之一，业界不断要求功率元件进行改善优化。ROHM一直在大力推动领先业界的SiC元件和各种具优势的矽元件的研发与量产，同时，持续致力于在中耐压范围具有出色高频工作性能的GaN元件研发，为各类型应用提供更广泛的电源解决方案。

什麽是EcoGaN

EcoGaN是透过大幅优化GaN的低导通电阻和高速开关性能，助力应用产品进一步节能和小型化的ROHM GaN元件，该系列产品有助应用产品进一步降低功耗、实现周边元件小型化、减少设计工时和元件数量等。特点如下：

1. 采用ROHM自有结构，将闸极-源极间额定电压提高至8V

一般耐压200V以下的GaN元件，在结构上闸极驱动电压为5V，而其闸极-源极间额定电压为6V，其voltage margin非常小，只有1V。一旦超过元件的额定电压，就可能会发生劣化和损坏等可靠性方面的问题，这就需要对闸极驱动电压进行高精度的控制，因此，这已成为阻碍GaN元件普及的重大瓶颈。针对此课题，新产品透过采用ROHM独家结构，成功将闸极-源极间的额定电压从过去的6V提高到了业界最高的8V。这使元件工作时的voltage margin得到进一步扩大，在开关工作过程中即使产生了超过6V的过冲电压，元件也不会劣化，有助提高电源电路的可靠性。

2. 支持大电流且采用散热性出色的封装

新产品所采用的封装形式，可支持大电流且具有出色的散热性能，在可靠性和安装性方面已拥有优异的实际应用记录，而且通用性强，将使安装工程的操作更加容易。此外，透过铜片键合封装技术，使寄生电感值比传统封装降低了55%，因此在针对高频工作的电路设计时，可大幅发挥元件性能。

3. 高频段电源效率达96.5%以上
新产品透过扩大闸极-源极间额定电压和采用低电感封装，大幅提升了元件性能，即使在1MHz的高频段也能达到96.5%以上的高效率，有助提高电源装置的效率并进一步实现小型化。

应用范例包含数据中心和基站等的48V输入降压转换器电路、基站功率放大器的升压转换器电路、LiDAR驱动电路、移动设备的无线充电电路及D类音讯放大器。