在日前举办的“2024年媒体交流会”上，罗姆日本总部CTO立石哲夫在线上分享公司业务领域与战略时表示：“我们SiC业务的销售额目标是在2027财年超过2,700亿日元，功率器件业务的销售额目标是Si、SiC和GaN齐头并进，其中SiC和GaN将覆盖中大功率、中高电压、高频应用范围。”

罗姆功率器件销售额目标

如何实现这个目标？立石哲夫解读了罗姆围绕功率电子和模拟技术的公司战略。在产品层面，罗姆半导体（北京）有限公司技术中心总经理水原德健分享了罗姆最新公司动态和氮化镓（GaN）技术的进展，特别是在提升GaN功率器件开关频率和可靠性方面所做的努力。

针对功率电子和模拟技术的公司战略

立石哲夫介绍说，功率电子技术和模拟技术是罗姆战略的两大核心支柱，旨在不断推出创新型功率器件，以硅（Si）、碳化硅（SiC）、GaN等满足不同应用产品需求的材料和器件结构，以支持广泛的应用，更高效地处理电力。

罗姆的SiC功率器件制造采用一贯性生产体制，以确保高品质、稳定的供给和竞争力。罗姆SiC功率器件的竞争力体现在三个方面：业界先进的低导通电阻技术；增加晶圆直径，提高生产效率；增加元件尺寸，支持高输出逆变器应用。

罗姆SiC功率器件的竞争力

上述目标的实现要以产能作为支撑，罗姆宫崎工厂已于2021年开始量产6英寸第4代SiC-MOSFET；筑后工厂新厂房2022年12月开始量产6英寸晶圆，并引入从6英寸晶圆转向8英寸晶圆的设备；宫崎第二工厂（国富）预计2024年运营，除SiC器件以外，还计划生产SiC基板。

罗姆还利用多年来积累的模拟技术优势，提供与时俱进的出色解决方案。以模拟IC赋能智能设备运行，实现节能和小型化。例如，采用模拟技术的隔离栅极驱动器产业独创的无磁芯变压器隔离技术，集成了电源、温度控制、保护电路等，并采用包括封装在内的独创设计，以实现高抗噪音性和高可靠性。

罗姆独创的隔离技术

从功率器件到IC和模块

罗姆在电源领域的产品非常丰富，覆盖功率器件到IC和模块，为用户提供了更多的选择，以实现产品的节能和小型化。

罗姆的功率器件包括SiC MOSFET、SiC SBD（肖特基势垒二极管）；硅器件包括IGBT、SJ-MOSFET、SBD、FRD（快速恢复二极管）；GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）。

功率IC方面，有DC-DC转换器IC、LDO、AC-DC转换器IC（SMPS）；驱动IC有栅极驱动器、电机驱动器；以及通用IC有IPD等。功率模块有全SiC功率模块和IPM。此外，罗姆还有品类齐全的无源器件。

GaN器件有助于应用推陈出新

罗姆的GaN器件扩展了公司的功率产品组合。水原德健介绍说，作为化合物半导体材料之一的GaN具有电子饱和速度更快、禁带宽度更宽、击穿场强更大等方面的优势。GaN和SiC一样，是功率器件中有巨大潜力的材料。

“Si一般采用MOSFET结构，SiC也是用MOSFET结构，而GaN是用的HEMT结构。GaN HEMT是一种晶体管元件结构，与Si MOSFET相比，GaN HEMT可以显著降低开关损耗，降幅多达65%。”他表示。

GaN器件和GaN HEMT

从器件结构来看，SiC MOSFET采用垂直结构，而GaN HEMT采用的是水平结构。与SiC MOSFET相比，在650V电压段，GaN HEMT在耐压范围、支持大电流和高速开关特性方面均具有很大优势。

GaN器件和GaN HEMT的结构

由于功率器件的材料和元件结构不同，功率容量和工作频段也有很大差异。从晶体管类功率器件的应用适用范围来看，GaN HEMT可以在中等耐压范围实现出色的高频工作性能。其具体应用包括数据中心服务器电源、基站电源、小型AC适配器（消费电子）、车载OBC/48V DC-DC等。

水原德健解释说，Si有耐压20V、30V的器件，在高压领域，主要是500V至1000V；SiC的耐压更高，从1200V到1700V；相比之下，GaN作为宽禁带材料，耐压最多做到650V，但是具有优异的低导通电阻和高速开关性能。

晶体管功率器件的适用范围

从市场趋势来看，在一次侧电源市场（服务器、适配器、常见电源），由于5G和PD适配器的普及，对小型化和更低损耗的需求增加，硅器件已无法满足这些需求，包括GaN HEMT在内的新型功率半导体必不可少，使GaN功率器件的市场规模显著增长。

一次侧电源市场的需求

罗姆打造的EcoGaN™ 就是有助于进一步提高器件性能，实现节能、外围器件小型化、减少设计工时和器件数量的GaN器件。罗姆还与业内相关企业积极建立战略合作伙伴关系，进行联合开发，帮助用户不断推陈出新。

GaN器件面临的挑战

随着市场的升温，一些半导体制造商也在着手开发GaN技术，但问题也逐渐凸显出来。主要挑战在于，从应用角度看，GaN的栅极-源极间额定电压（V_GS）较低，通常仅有6V，使得过冲电压裕度仅有1V；另外，GaN的封装处理也比较困难。这些问题会导致GaN器件的可靠性下降，影响了应用的普及。

GaN器件面临的问题

为了解决上述问题，罗姆从器件角度出发进行了改进。以150V GaN HEMT GNE10xxTB为例，罗姆通过将普通GaN HEMT的6V额定V_GS增加到8V，将过冲电压的电压裕度从1V扩大到3V，实现了可靠的高速开关，更大程度地优化了电源电路的效率。另外，通过采用具有出色散热性能的通用型封装，使器件安装变得更加容易。

增加过冲电压裕度的效果

据了解，罗姆于2022年3月量产的GNE10xxTB的耐压（V_DS）为150V，V_GS为8V。由于采用了自有的专用模塑封装，器件具有可靠性高、安装性良好、散热性能出色、寄生电感低的特点。这款常闭型器件的开关频率在1MHz以上，反向恢复时间为0。该系列两款产品的导通电阻分别为40和8.5mΩ。

此外，罗姆的650V GaN HEMT GNP1070TC-Z、GNP1150TCA-Z，已于2023年4月量产。其耐压为650V，V_GS为6V；两款产品的导通电阻分别为70和150mΩ。同样是反向恢复时间为0的常闭型器件，其开关频率超过1MHz，并内置了ESD保护元件，采用表面贴装型封装。

进一步挑战高频率开关技术

为了实现更高的开关频率，充分发挥GaN HEMT的优势，罗姆还结合LSI（大规模集成电路）和功率器件的创新，开发了采用高速脉冲控制技术Nano Pulse Control™ 的LSI+功率器件的高速开关技术。新产品将GaN HEMT和栅极驱动器集成在一个封装内，罗姆称之为Power Stage IC。

进一步挑战高频率开关技术

Power Stage IC解决了用户使用GaN器件时遇到的需要重新设计电源中控制器IC的难题，可以直接用Power Stage IC轻松替代Si
MOSFET，实现具有GaN优势的电源。

GaN器件轻松替代Si MOSFET

650V EcoGaN™（GaN HEMT）Power Stage IC的产品系列是BM3G0xxMUV-LB，包括BM3G015MUV-LB和BM3G007MUV-LB。这些新产品能够激发出集专用栅极驱动器、新增功能和外围元件于一身的Power Stage IC的更高性能，轻松替代一次侧电源现有的硅功率器件。

这些器件解决了GaN HEMT单体的两个问题：一是以2.5V～30V驱动电压范围消除了GaN HEMT单体由于驱动电压（Vth）低（通常1.5～1.8V）的误启动导通风险；二是上面提到的栅极驱动电压范围窄难以处理，容易造成无法导通或栅极损坏的风险；三是解决了驱动器外置元件数量多，需要考虑寄生分量影响的问题。

GaN HEMT的挑战

这些器件的典型启动时间为15μs，典型传输延迟为11ns～15ns；由于只需1个外置元件，开关损耗低于普通产品，有助于实现应用产品的小型化。

GaN HEMT与栅极驱动器配合使用的EcoGaN™ Power Stage IC可以为应用带来显著的优势，除了提升开关速度、大幅降低损耗，而且无需使用Si MOSFET+散热翅片的设计，显著减小了电源的体积。

EcoGaN™ Power Stage IC的优势

总体来看，由650V GaN HEMT+栅极驱动用驱动器+新增功能（外围器件）组成的EcoGaN™ Power Stage IC，更大程度地激发了GaN HEMT的性能，能够满足一次侧PFC、AC-DC应用的需要；一体化封装无需进行繁琐的GaN HEMT驱动调整，能够轻松安装在电路板上。罗姆还提供相关的评估板，可在实际设备上对GaN HEMT进行评估。

EcoGaN™ Power Stage IC

挑战更多应用场景

据水原德健介绍，罗姆还在开发能够更大程度地激发GaN器件性能的超高速驱动控制IC技术，扩充下一代内置650V GaN HEMT的EcoGaN™ Power Stage IC的产品阵容，通过将外围元件内置，可以使GaN器件轻松安装在各种产品的电源中。

开发中的Power Stage lC产品

从EcoGaN™ 相关产品的路线图来看，罗姆不仅注重提高GaN HEMT单体的性能，还在不断改进驱动技术和控制技术，推进用于驱动GaN HEMT、内置控制器的器件和模块的开发。其中包括具有低导通电阻和高速开关性能的产品——150V耐压产品（第二/三代）；内置驱动器和控制器的GaN模块；650V耐压的新封装（TOLL封装）产品等。

在Power Stage IC产品方面，罗姆计划2024年量产搭载伪谐振AC-DC电路或功率因数改善电路、以及搭载半桥电路等产品；2026年计划陆续量产将GaN HEMT、栅极驱动IC、控制IC集成在同一封装的产品。

EcoGaN™ 相关产品路线图

水原德健最后强调，现在，罗姆正在以模拟（LSI）和功率（GaN器件）方面的领先技术继续扩充EcoGaN™ 系列产品阵容，为用户提供更加便捷地发挥GaN性能、更大程度地激发其强大潜能的电源解决方案，助力应用产品的节能和小型化发展。