當下，低碳化和數字化齊頭并進的發展，帶來了萬物互聯、能源效率、未來出行等多重變革。而在這個突飛猛進的過程中，以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導體發揮著重要作用。其中，氮化鎵作為一種寬帶隙復合半導體材料，具備禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導率大、開關頻率高，以及抗輻射能力強等優勢。
近兩年，氮化鎵憑借著在消費類快充電源領域的如魚得水，發展也逐漸駛入了快車道。
7月19日，全球知名半導體制造商羅姆半導體召開“2023年媒體交流會暨產品發布會”，宣布面向數據服務器等工業設備和AC適配器等消費電子設備的一次側電源，開發出集650V GaN HEMT和柵極驅動用驅動器等于一體的EcoGaN™ Power Stage IC “BM3G0xxMUV-LB”。羅姆半導體（上海）有限公司技術中心副總經理周勁發布了新品，同時就相關問題接受了《變頻器世界》的采訪。
近年來，為了實現可持續發展的社會，對消費電子和工業設備的電源提出了更高的節能要求。針對這種需求，GaN HEMT作為一種非常有助于提高功率轉換效率和實現器件小型化的器件被寄予厚望。然而，與Si MOSFET相比，GaN HEMT的柵極處理很難，必須與驅動柵極用的驅動器結合使用。在這種市場背景下，ROHM結合所擅長的功率和模擬兩種核心技術優勢，開發出集功率半導體——GaN HEMT和模擬半導體——柵極驅動器于一體的Power Stage IC。該產品的問世使得被稱為“下一代功率半導體”的GaN器件輕輕松松即可實現安裝。
羅姆還專門為氮化鎵器件申請了商標EcoGaN™，羅姆將有助于應用產品的節能和小型化的氮化鎵器件命名為“EcoGaN™系列”，并不斷致力于進一步提高器件的性能。
據了解，羅姆的新產品可以替代現有的Si MOSFET，從而使器件體積減少99%，功率損耗降低55%，非常有助于減少服務器和AC適配器的體積或者損耗。
在周勁看來，氮化鎵的使用通常會面臨兩個問題，一個是驅動電壓（Vth）比較低，通常是1.5到1.8V左右，有噪音的時候會誤開啟，不一定壞，但是會導致損耗比較高。另一個就是柵極耐壓比較低，通常氮化鎵器件的標定是5V驅動電壓，4.5V以下可以導通但不徹底，到了6V以上則面臨柵極損壞的風險。最佳驅動電壓范圍窄，柵極處理起來很難。
“氮化鎵器件通常工作在很高的頻率，噪音和脈沖情況都比較復雜，很容易壞掉，一般必須與專門的驅動電路或者驅動器配合使用，但外置元器件的數量也會增多，通路的寄生參數的影響在工作的200K以上或者是1兆更高，這種寄生參數影響就越來越明顯。”周勁表示，新產品的Power Stage IC將柵極驅動器和GaN HEMT一體化封裝，可輕松替代Si MOSFET。這兩者將FET性能最大化，GaN決定效率值，組合在一起實現高速開關，更加充分地發揮氮化鎵器件的性能。
據介紹，新產品中集成了新一代功率器件650V GaN HEMT、能夠更大程度地激發出GaN HEMT性能的專用柵極驅動器、新增功能以及外圍元器件。另外，新產品支持更寬的驅動電壓范圍（2.5V～30V），擁有支持一次側電源各種控制器IC的性能，因此可以替換現有的Si MOSFET。
具體而言，EcoGaN™ Power Stage IC具有三個特點：
特點一：支持各種一次側電源電路。驅動的范圍寬、啟動時間短，可以應用在各種各樣的AC-DC電路中，并且傳輸延遲時間短，整個環路的設計會比較容易。
特點二：進一步降低功耗。在導通損耗影響不大的情況下，相比Si MOSFET單體減少55%，相比普通產品，仍然可以做到減少約20%。
特點三：應用產品可進一步小型化。元器件數量上，普通產品是9個相關元器件，而羅姆的新產品使得驅動方式進一步簡化，外置Power Stage相關元器件只需1個。
目前，羅姆推出的新產品有兩款：BM3G007MUV-LB和BM3G015MUV-LB，導通電阻分別是70毫歐和150毫歐。此外，還備了三款評估板，一款是BM3G007MUV-EVK-002，用來評估芯片的整體方案性能；另外兩款BM3G007MUV-EVK-003和BM3G015MUV-EVK-003，可移植到客戶現有方案進行測試。
“自2006年起，羅姆開始研發氮化鎵產品，經過不斷努力，在2021年確立了150V GaN器件技術，普通氮化鎵產品是6V耐壓，而羅姆產品可以做到8V。2023年4月，羅姆開始量產650V耐壓產品。”在談及EcoGaNTM未來的產品線路時，周勁表示，羅姆將不斷改進驅動技術和控制技術，與“EcoGaN™系列”GaN器件相結合，便于客戶選擇。關于Power Stage IC下一代機型，準偕振AC-DC+GaN的器件預計在2024年一季度量產，功率因數改善+GaN的器件也是2024年第一季度量產，半橋+GaN的器件預計在2024年第二季度量產。
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