ROHM entwickelt ultraschnelle Steuer-IC-Technologie zur Leistungsmaximierung von GaN-Bauelementen

Kombination von GaN-Bauelementen und Steuer-ICs ermöglicht größere Energieeinsparungen und Miniaturisierung bei Stromversorgungsanwendungen

Willich-Münchheide, 21. März 2023 – Die ultra-schnelle Steuer-IC-Technologie von ROHM maximiert die Leistung von GaN-Halbleitern und anderen Bauelementen mit hohen Schaltfrequenzen. Während der Einsatz von GaN-Bauelementen in den letzten Jahren aufgrund ihrer überragenden Hochgeschwindigkeits-Schaltcharakteristik zugenommen hat, ist die Geschwindigkeit der Steuer-ICs für die Ansteuerung dieser Bauelemente zu einer Herausforderung geworden. Als Reaktion darauf hat ROHM seine ultraschnelle Pulsregelungs-Technologie „Nano Pulse Control™“ weiterentwickelt. Sie wurde für Stromversorgungs-ICs konzipiert und senkt die Regelungsbreite von den herkömmlichen 9 ns auf den branchenweit besten Wert* von 2 ns. Durch die Nutzung dieser Technologie konnte ROHM eine ultra-schnelle Steuer-IC-Technologie zur Leistungsmaximierung von GaN-Bauelementen realisieren. Für die Miniaturisierung einer Stromversorgungsschaltung ist es notwendig, die Größe der Peripheriekomponenten durch hohe Schaltfrequenzen zu reduzieren. Dies erfordert einen Steuer-IC, der die Vorteile der Treibereigenschaften von Bauelementen mit hohen Schaltfrequenzen wie GaN-Halbleitern nutzen kann. Um Lösungen anbieten zu können, die auch Peripheriekomponenten einschließen, hat ROHM eine ultra-schnelle Steuer-IC-Technologie entwickelt, die für GaN-Bauelemente optimiert ist und die die proprietäre analoge Stromversorgungs-Technologie Nano Pulse Control™ nutzt. ROHM arbeitet derzeit an der Kommerzialisierung von Steuer-ICs mit dieser Technologie. Das Unternehmen plant, in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 Muster eines einkanaligen 100-V-DC/DC-Steuer-ICs auszuliefern. Der Einsatz dieses ICs in Verbindung mit ROHMs GaN-Bauelementen (EcoGaN™-Serie) soll zu erheblichen Energieeinsparungen und zur Miniaturisierung in einer Vielzahl von Anwendungen führen, darunter Basisstationen, Rechenzentren, Fabrikautomatisierung und Drohnen. ROHM wird auch in Zukunft Produkte entwickeln, die die Benutzerfreundlichkeit von Anwendungen verbessern und damit der Gesellschaft zugutekommen. Dabei konzentriert sich das Unternehmen auf seine Stärken in der Analogtechnik. Professor Yusuke Mori, Hochschule für Ingenieurwesen, Universität Osaka „GaN ist seit vielen Jahren ein vielversprechendes Leistungshalbleitermaterial, mit dem sich Energieeinsparungen erzielen lassen. Allerdings gibt es noch Hindernisse wie Qualität und Kosten. Vor diesem Hintergrund hat ROHM ein System für die Massenproduktion von GaN-Bauelementen errichtet, dass die Zuverlässigkeit verbessert. Gleichzeitig entwickelte das Unternehmen Steuer-ICs zur Leistungsmaximierung von GaN-Bauelementen. Dies ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer breiten Akzeptanz von GaN-Bauelementen. Um das Potenzial von Leistungshalbleitern wirklich demonstrieren zu können, müssen die einzelnen Technologien wie Wafer, Bauelemente, Steuer-ICs und Module aufeinander speziell abgestimmt werden. In dieser Hinsicht ist Japan die Heimat vieler führender Unternehmen, darunter ROHM. Ich hoffe, dass wir durch die Zusammenarbeit zwischen unserer GaN-on-GaN-Wafer-Technologie und den Bauelementen, Steuer-ICs und Modulen von ROHM einen Beitrag zur Verwirklichung einer dekarbonisierten Gesellschaft leisten können.“ (Bild 1) ROHMs neue Steuer-IC-Technologie Die neue Steuer-IC-Technologie basiert auf Nano Pulse Control™. Sie wurde durch die Kombination fortschrittlicher analoger Expertise in den Bereichen Schaltungsdesign, Prozesse und Layout unter Verwendung des vertikal integrierten Produktionssystems von ROHM realisiert. Durch eine einzigartige Schaltungskonfiguration wird die minimale Regelbreite des Steuer-ICs von hervorragenden 9 ns weiter auf 2 ns reduziert. Dadurch können in 24- und 48-V-Anwendungen mit nur einem Stromversorgungs-IC hohe Spannungen von bis zu 60 V auf niedrige Spannungen von bis zu 0,6 V heruntergeregelt werden. Darüber hinaus wird durch die Unterstützung kleinerer Peripheriekomponenten für den Hochfrequenzbetrieb von GaN-Bauelementen der Platzbedarf im Vergleich zu konventionellen Lösungen um ca. 86 % reduziert, wenn diese mit einer EcoGaN™-Stromversorgungsschaltung kombiniert werden. (Bild 2 + 3) Nano Pulse Control™ ROHMs ultraschnelle Pulsregelungs-Technologie für Stromversorgungs-ICs, mit der eine Einschaltzeit (Regelungsbreite des Stromversorgungs-ICs) im Nanosekundenbereich (ns) erreicht wird. Dadurch ist es möglich, mit nur einem IC hohe Spannungen in niedrige Spannungen umzuwandeln. Konventionelle Lösungen benötigen dagegen zwei oder mehr Stromversorgungs-ICs. Weitere Informationen über die Nano Pulse Control™-Technologie gibt es unter folgendem Link: https://www.rohm.com/support/nano EcoGaN™ EcoGaNTM bezieht sich auf ROHMs neue Produktreihe von GaN-Bauelementen, die den niedrigen Einschaltwiderstand weiter verringern und die Hochgeschwindigkeits-Schaltcharakteristik von GaN maximieren. Auf diese Weise tragen sie zur Energieeinsparung und Miniaturisierung bei. Das Ziel ist es, den Stromverbrauch einer Anwendung zu senken, Peripheriekomponenten zu miniaturisieren und den Designaufwand sowie die Anzahl der benötigten Teile zu reduzieren. *EcoGaN™ und Nano Pulse Control™ sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen von ROHM Co., Ltd. *ROHM-Studie vom 21. März 2023 Professor Yusuke Mori Nach seiner Tätigkeit als außerordentlicher Professor an der Hochschule für Ingenieurwesen der Universität Osaka wurde Yusuke Mori 2007 zum Professor (in derselben Abteilung) ernannt. Dort beschäftigte er sich seit vielen Jahren mit der Forschung und Entwicklung der GaN-Kristallzucht und etablierte gleichzeitig eine Technologie zur Massenproduktion von Kristallen. Derzeit arbeitet Yusuke Mori an der Qualitätsverbesserung der GaN-on-GaN-Wafer-Technologie, die für die Herstellung von GaN-Transistoren auf GaN-Substraten erforderlich ist. Ziel ist es, die gesellschaftliche Akzeptanz von GaN-Halbleitern zu fördern. Yusuke Mori ist führend in der angewandten Forschung zur GaN-Technologie und arbeitet mit zahlreichen Unternehmen aus Industrie und Wissenschaft zusammen. Im Jahr 2008 erhielt Yusuke Mori die Auszeichnung für Wissenschaft und Technologie des Ministeriums für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie. In den letzten Jahren wurde er 2022 mit der nationalen Auszeichnung für Erfindungen „Encouragement Award for Future Creation Invention“ sowie mit dem 13. „Compound Semiconductor Electronics Achievement Award“ (Isamu Akasaki Award) geehrt.

Über ROHM Semiconductor ROHM Semiconductor, ein weltweit aktives Unternehmen, das per 31. März 2022 einen Umsatz von 452,1 Milliarden Yen (3,3 Milliarden Euro) erwirtschaftete und über 23.000 Mitarbeiter beschäftigt, entwickelt und produziert eine umfangreiche Produktpalette, die von SiC-Dioden und MOSFETs, analogen ICs wie Gate-Treibern und Power-Management-ICs über Leistungstransistoren und Dioden bis hin zu passiven Bauelementen reicht. Die Produktion erfolgt in modernsten Fertigungsstätten in Japan, Deutschland, Korea, Malaysia, Thailand, den Philippinen und China. ROHM Semiconductor Europe mit seiner Zentrale nahe Düsseldorf betreut die EMEA-Region (Europe, Middle East, Africa). Für weitere Informationen besuchen Sie bitte www.rohm.de