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罗姆与台达联手孕育高效节能方案 迎向低碳永续大未来

  • 陈毅斌台北

ROHM株式会社常务执行董事CSO兼财务本部长伊野和英。ROHM
ROHM株式会社常务执行董事CSO兼财务本部长伊野和英。ROHM

现今,举凡ESG、净零排放、永续发展皆成为普世价值;鉴于此,向来高度关注这些议题的DIGITIMES、罗姆(ROHM)、台达电子等三家公司,于日前举行以「掌握电源开发的关键,积极改善能源效率,致力迈向减碳社会」为主题的领袖跨境对谈。这场在线对谈由DIGITIMES电子时报社长黄钦勇主持,与谈人包括台达副董事长柯子兴,以及来自罗姆日本京都总部的常务执行董事伊野和英。

第三代电源半导体崛起,促使两家公司紧密合作

台达电子副董事长柯子兴。台达电子

台达电子副董事长柯子兴。台达电子

台达创立至2022年逾半世纪,长年在能源领域有极为深厚的布局;至于整合元件厂(IDM)大厂罗姆,深耕半导体领域长达60年。两家分属台、日的顶尖企业,皆以追求节能、高效能源管理为经营愿景,因而展开密切合作。

伊野和英表示,台达是领先全球以电源为核心的能源管理企业秉持「环保、节能、爱地球」经营使命,持续开发节能解决方案,不断提升产品的能源转换效率;多年来台达在各种电源应用中大量采用罗姆产品。随着净零、碳中和声浪高涨,半导体及电子元件扮演的角色更趋重要;罗姆具有高度的元件开发能力,也擅于发挥垂直整合生产体制的制造优势,因而决定与深具应用与系统开发能量的台达紧密合作,以期联手开创更高效、更节能的应用方案。尤其在GaN和SiC等功率元件领域,他深信更可展现两家公司的协同效应。

柯子兴指出,罗姆与台达有相似的地方,也有互补的地方。相似之处在于两家公司皆有浓厚的工程师文化,都非常专注本业,台达专注在电源,罗姆专注在电源相关半导体。此外两家公司也有互补之处,系因台达发展各式电源产品,从AC/DC、DC/DC、DC/AC,需要使用许多的电源半导体,正好与罗姆产生互补;更重要的,随着第三代电源半导体崛起,双方都认为必须对此投注更多的技术研发,进而深化了彼此合作关系。

台达与罗姆共同开发的过程中,因使用到第三代半导体,发现有诸多问题亟待克服,譬如SiC碳化矽因体积缩小之故,使得如何解决热的问题更显重要,加上在开发Lighting电源产品时,同样有许多不易化解的散热难题,所以双方工程师就一起合作,思索如何彻底解决热的难题。

伊野和英说,台达积极瞄准车电、工控设备等市场,不断开发可减少环境负担和高度安全性的先进技术,其中关键就是功率半导体与类比半导体。罗姆在2020年制定集团经营愿景,重点即是放在电源及类比领域,协助客户实现节能小型化;例如以SiC为中心的功率元件,以及闸极驱动器,皆已成为电动车等高功率市场领域的核心。另外,提升中低压领域的电源效率也是重要课题之一,针对此部分,罗姆则以Nano系列为中心,持续推动电源IC、AC/DC转换器、LED驱动器、马达驱动器、IPM等产品的高性能化与高效率化,这些产品也一直被台达采用。

藉由小型化、节能化方案,助力实践永续社会

柯子兴指出,欲使电动车大流行,让一般消费者都能轻易采购,有两个重要关键,一是价位,另一是里程焦虑。为此台达思考许久,认为可针对节电部分做出最大贡献。因此看待电动车时,不应仅聚焦电动车本身,而应综观电动车整个产业;故台达不只锁定电动车的电控系统,也着眼在电动车里头所有电源转换需求,因而对于充电议题,甚至是充电站与电网的整合效率,皆可谓着力甚深。

延续电动车议题,为实现碳中和,罗姆正积极开发更高效、更小、更轻的产品,期望针对电动车延长续航里程及实现电池尺寸小型轻量化做出贡献;另为了缩短电池充电时间,不仅要求做到充电器的大电力传输,也致力维持充电器的尺寸、不随之扩大;为克服此一复杂课题,SiC功率元件被各界寄予厚望。

伊野和英说,罗姆于2012年推出全球首款符合AEC-Q101标准的SiC-SBD产品,成功开拓OBC市场,至今已有逾20家客户采用。2010年实现SiC MOSFET量产,2016年开始运用于车载Powertrain传动系统,2018年率先将沟槽式元件架构导入量产,2020年成功开发第四代SiC MOSFET,可在不牺牲短路耐受时间下,实现业界顶级的低导通电阻,若安装在车用逆变器,能展现优于IGBT约7%的性能,从而让电动车续航里程扩大7%,相当降低近1,000美元电池成本。

至于深受业界关注的罗姆Nano系列电源IC产品,则充分运用罗姆累积的类比技术,追求「小型化、节能化」产生的技术成果;其中蕴含超高速控制技Nano Pulse Control,可一次性地将高压转换成低压,实现系统简化。罗姆今后将继续以Nano系列产品为中心,计划开发与GaN等功率元件整合的IC。

柯子兴强调,有人称次时代半导体为「Game Changer Device」,意谓它可改变整个游戏规则。我认同它对电源来说是非常重要的产品,但问题在于要使用它并非易事,只因不管SiC或GaN的运作频率都大幅拉高,更容易产生Noise干扰;另外它们的效率高、功率也高,因此若要将体积缩小,就会凸显热的问题;再者若欲真正表现出GaN和SiC的特性,常常不是用Discrete方法、而必须透过Module方式,意谓应用端和零件供应端需要通力整合,才能实现这些目标,此乃台达与罗姆可善加合作的地方。

而罗姆不仅是全球第一家实现SiC MOSFET量产的公司,尔后更促成相关应用市场的扩大;伊野和英预计SiC元件将以车载市场为中心快速扩张,从目前不到10亿美元的市场规模,一路扩大到2025年的近40亿美元,因此罗姆将以2020年在日本福冈竣工的新SiC工厂为中心、力求扩大产能。此外罗姆在GaN领域虽然是后起之秀,但透过与台达合作,成功提升开发速度;今后将积极开发立基于Nano Pulse Control等类比电源技术的控制IC,提供可彻底发挥GaN元件性能的电源方案,为建构永续社会做出更大贡献。