不斷發(fā)展的ROHM最新功率元器件

　　【ROHM半導(dǎo)體（上海）有限公司 09月23日上海訊】

　　用于功率轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體功率元器件，由于對(duì)所有設(shè)備的節(jié)能化貢獻(xiàn)巨大，其未來(lái)的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向受到業(yè)界廣泛關(guān)注。

　　ROHM針對(duì)這種節(jié)能化要求日益高漲的歷史潮流，致力將在使分立半導(dǎo)體、IC的開發(fā)與制造過(guò)程中積累起來(lái)的技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展的功率元器件產(chǎn)品的陣容壯大。其中，在實(shí)現(xiàn)了具有硅半導(dǎo)體無(wú)法得到的突破性特性的碳化硅半導(dǎo)體（SiC半導(dǎo)體）產(chǎn)品領(lǐng)域，正在實(shí)施產(chǎn)品擴(kuò)充戰(zhàn)略，并遙遙領(lǐng)先于業(yè)界。另外，充分發(fā)揮綜合半導(dǎo)體產(chǎn)品制造商的優(yōu)勢(shì)，在傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體產(chǎn)品領(lǐng)域，也在不斷擴(kuò)大與控制IC相結(jié)合的復(fù)合型產(chǎn)品群。下面介紹ROHM最新的功率元器件。

　　碳化硅（SiC）半導(dǎo)體產(chǎn)品

　　SiC功率元器件是以碳和硅組成的化合物半導(dǎo)體碳化硅（Silicon Carbide）為材料制作的功率半導(dǎo)體，因其所具備的優(yōu)異性能與先進(jìn)性，多年來(lái)一直作為“理想的元器件”而備受矚目。如今已在工業(yè)、車載、鐵路、家庭等眾多應(yīng)用中被廣為采用與研究，為設(shè)備的節(jié)能化做著貢獻(xiàn)。

　　① ROHM的碳化硅（SiC）半導(dǎo)體產(chǎn)品

　　從SiC功率元器件的研究開發(fā)到量產(chǎn)，ROHM一直遙遙領(lǐng)先于業(yè)界。下面簡(jiǎn)單介紹一下SiC功率元器件的產(chǎn)品陣容及其特點(diǎn)。

　　l SiC肖特基二極管：具有低開關(guān)損耗、低正向電壓特性的產(chǎn)品（圖1）。在高效電源等設(shè)備中應(yīng)用廣泛。ROHM擁有滿足AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的分立產(chǎn)品陣容，已在日本國(guó)內(nèi)及海外眾多電動(dòng)汽車、插入式混合動(dòng)力車的車載充電電路中得到廣泛應(yīng)用。

　　圖1.SiC肖特基二極管與硅材質(zhì)FRD特性比較（650V/10A級(jí)）

　　l SiC-MOSFET：耐壓超過(guò)1000V的MOSFET元器件，采用硅半導(dǎo)體很難創(chuàng)造出導(dǎo)通損耗足夠低的器件，但通過(guò)碳化硅（SiC）半導(dǎo)體則可以實(shí)現(xiàn)。另外，與作為耐高壓的開關(guān)元件被廣泛應(yīng)用的硅材質(zhì)IGBT相比，SiC-MOSFET的開關(guān)損耗僅為1/5左右，因此，在驅(qū)動(dòng)頻率越來(lái)越高的設(shè)備小型化（過(guò)濾器、冷卻機(jī)構(gòu)）和功率轉(zhuǎn)換效率的提升等方面有望獲得顯著效果。（圖2）。

　　圖2. 普通Si-IGBT和ROHM的SiC-MOSFET的開關(guān)損耗比較

　　l SiC功率模塊：ROHM實(shí)現(xiàn)了功率元件全部由SiC功率元件構(gòu)成的“全SiC”功率模塊的量產(chǎn)（圖3）。

　　圖3. SiC功率模塊的外觀

　?、?實(shí)現(xiàn)了更大電流的1200V/300A“全SiC”功率模塊

　　ROHM已于2012年實(shí)現(xiàn)了1200V/120A、180A產(chǎn)品的量產(chǎn)。并于2015年6月開始將1200V/300A新產(chǎn)品投入量產(chǎn)。

　　為充分發(fā)揮SiC功率元器件的高速開關(guān)性能，使模塊內(nèi)部的電感更低是在實(shí)現(xiàn)更大電流規(guī)格方面非常重要的技術(shù)。ROHM通過(guò)優(yōu)化內(nèi)置SiC元件的配置及內(nèi)部格局，開發(fā)出內(nèi)部電感比已經(jīng)量產(chǎn)中產(chǎn)品（120A、180A）降低約一半的模塊，成功開發(fā)出額定電流300A的產(chǎn)品。

　　與同等額定電流的IGBT模塊相比，開關(guān)損耗可降低77%。使用本產(chǎn)品可大幅降低開關(guān)損耗，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備中的冷卻機(jī)構(gòu)的小型化。不僅如此，還適用高頻驅(qū)動(dòng)，例如在30kHz的開關(guān)頻率下使用功率模塊時(shí)，與IGBT模塊相比，導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗合計(jì)共可降低約60%（圖4）。

　　通過(guò)更高頻率的開關(guān)動(dòng)作，還可實(shí)現(xiàn)線圈和電容器等周邊元器件的小型化。不僅有助于設(shè)備的節(jié)能化，還有助于實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步小型化。

　　圖4. ROHM新產(chǎn)品與普通IGBT模塊的損耗比較

　?、?采用溝槽結(jié)構(gòu)的SiC-MOSFET產(chǎn)品

　　與現(xiàn)有量產(chǎn)中的SiC-MOSFET相比，同一芯片尺寸的導(dǎo)通損耗更低（導(dǎo)通電阻降低約50%），同時(shí)實(shí)現(xiàn)了更高的開關(guān)性能（輸入電容降低約35%）（圖5）。

　　圖5. 溝槽結(jié)構(gòu)SiC-MOSFET的導(dǎo)通電阻、輸入電容特性

　　溝槽結(jié)構(gòu)因在SiC-MOSFET中采用，可有效降低導(dǎo)通電阻而備受關(guān)注。但為了確保元器件的長(zhǎng)期可靠性，需要設(shè)計(jì)能夠緩和Gate Trench部分（通過(guò)有無(wú)施加電壓來(lái)控制MOSFET元件的開關(guān)ON/OFF的部位）產(chǎn)生的電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。因?yàn)楫?dāng)僅在Gate Trench部位采用溝槽結(jié)構(gòu)時(shí)，Gate Trench結(jié)構(gòu)底部電場(chǎng)集中，很難確保元器件的可靠性。ROHM通過(guò)采用獨(dú)創(chuàng)的結(jié)構(gòu)，緩和了Gate Trench結(jié)構(gòu)底部的電場(chǎng)集中現(xiàn)象，從而成功實(shí)現(xiàn)了采用溝槽結(jié)構(gòu)的SiC-MOSFET的量產(chǎn)（圖6）。

　　圖6. ROHM的溝槽結(jié)構(gòu)SiC-MOSFET元件結(jié)構(gòu)

　　ROHM首先實(shí)現(xiàn)了采用量產(chǎn)中的溝槽結(jié)構(gòu)SiC-MOSFET元件的“全SiC”功率模塊的產(chǎn)品化。該產(chǎn)品的額定電壓為1200V，額定電流為180A，內(nèi)部電路為半橋配置。與同等額定水平的Si-IGBT功率模塊產(chǎn)品相比，其顯著優(yōu)勢(shì)當(dāng)然不必言說(shuō)，即使與量產(chǎn)中的1200V/180A的SiC-MOSFET模塊相比，其開關(guān)損耗也大幅降低（圖7）。

　　圖7. 開關(guān)損耗比較

　　今后，ROHM計(jì)劃開發(fā)分立封裝的額定電壓650V、1200V的產(chǎn)品，并繼續(xù)擴(kuò)充更大額定電流的產(chǎn)品群。

　　ROHM的智能功率模塊產(chǎn)品

　　與因元器件的特性優(yōu)勢(shì)而備受矚目的SiC功率元器件相比，在價(jià)格方面更具優(yōu)勢(shì)的硅材質(zhì)功率元器件產(chǎn)品的市場(chǎng)規(guī)模依然很大。ROHM也在致力于使用硅材質(zhì)半導(dǎo)體的功率元器件開發(fā)。不僅不斷完善IGBT和MOSFET等分立半導(dǎo)體、IC的產(chǎn)品群，還在不斷擴(kuò)充功率元件和控制IC相結(jié)合的復(fù)合型產(chǎn)品陣容等，積極發(fā)揮綜合半導(dǎo)體元器件制造商的綜合實(shí)力優(yōu)勢(shì)，使產(chǎn)品陣容不斷壯大。下面簡(jiǎn)單介紹一下相關(guān)產(chǎn)品。

　?、?IGBT智能功率模塊（IGBT-IPM）

　　為降低功耗，眾多電機(jī)應(yīng)用中均實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的變頻化。這些變頻設(shè)備中廣為采用的產(chǎn)品是將IGBT功率元件、控制它們的IC以及外圍電路1體化封裝的功率模塊產(chǎn)品（IPM：智能功率模塊）。ROHM的IGBT-IPM產(chǎn)品搭載自產(chǎn)的硅材質(zhì)IGBT元器件，并已投入量產(chǎn)（圖8）。

　　圖8. ROHM的IGBT-IPM（MOS-IPM）結(jié)構(gòu)

　　② MOS智能功率模塊（MOS-IPM）

　　近年來(lái)，在白色家電領(lǐng)域，節(jié)能趨勢(shì)尤為顯著。產(chǎn)品傾向于采用更接近實(shí)際使用情況的能效標(biāo)識(shí)APF（Annual Performance Factor），不再僅僅關(guān)注功率負(fù)載較大的設(shè)備啟動(dòng)時(shí)和額定條件下的節(jié)能，要求在負(fù)載較小的正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更節(jié)能的趨勢(shì)日益高漲。

　　ROHM 不僅實(shí)現(xiàn)了IGBT-IPM的量產(chǎn)，還開發(fā)出搭載自產(chǎn)的低導(dǎo)通電阻“PrestoMOS”、并融入獨(dú)有的IC控制技術(shù)的MOS-IPM產(chǎn)品，并已于2015年8月投入量產(chǎn)。

　　l 采用可支持大電流的PrestoMOS

　　一般MOSFET具有在高速開關(guān)條件下和低電流范圍內(nèi)的導(dǎo)通損耗較低的優(yōu)勢(shì)，以及降低設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的功耗的效果。ROHM通過(guò)采用自產(chǎn)PrestoMOS，不僅達(dá)到了以往的MOSFET很難實(shí)現(xiàn)的可支持更大電流的功效，更大大降低導(dǎo)通損耗，實(shí)現(xiàn)了IPM的產(chǎn)品化。

　　l 采用ROHM獨(dú)有的電路技術(shù)的柵極驅(qū)動(dòng)器IC

　　ROHM通過(guò)采用獨(dú)有的柵極驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了IPM產(chǎn)品的高效化。例如，通過(guò)導(dǎo)入可防止高電壓條件下高速開關(guān)動(dòng)作容易產(chǎn)生的MOSFET誤動(dòng)作的電路，實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)動(dòng)作，以降低開關(guān)損耗。另外，考慮到開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的噪音，優(yōu)化了開關(guān)損耗和噪音的平衡關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了可最大限度充分發(fā)揮PrestoMOS性能的柵極驅(qū)動(dòng)。

　　由于具備這些特點(diǎn)，在低電流工作條件下，ROHM生產(chǎn)的MOS-IPM產(chǎn)品與IGBT-IPM產(chǎn)品相比，損耗大幅降低。通過(guò)業(yè)界頂級(jí)的低功耗，為整個(gè)應(yīng)用的進(jìn)一步節(jié)能做出貢獻(xiàn)（圖9）。

　　圖9. 普通IGBT-IPM與ROHM的MOS-IPM的損耗比較

　　為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能化，ROHM在已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用的SiC功率元器件領(lǐng)域，進(jìn)一步推進(jìn)技術(shù)革新。另外，在硅材質(zhì)半導(dǎo)體領(lǐng)域，也將不斷完善產(chǎn)品陣容，同時(shí)，積極拓展包括控制IC在內(nèi)的復(fù)合型產(chǎn)品群。

　　今后，ROHM將繼續(xù)致力于推進(jìn)在節(jié)能方面為社會(huì)貢獻(xiàn)力量的元器件開發(fā)。

　　【關(guān)于ROHM（羅姆）】

　　ROHM（羅姆）成立于1958年，由最初的主要產(chǎn)品-電阻器的生產(chǎn)開始，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已成為全球知名的半導(dǎo)體廠商。ROHM的“企業(yè)目的”是：我們始終將產(chǎn)品質(zhì)量放在第一位。無(wú)論遇到多大的困難，都將為國(guó)內(nèi)外用戶源源不斷地提供大量?jī)?yōu)質(zhì)產(chǎn)品，并為文化的進(jìn)步與提高作出貢獻(xiàn)。

　　歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，ROHM的生產(chǎn)、銷售、研發(fā)網(wǎng)絡(luò)遍及世界各地。產(chǎn)品涉及多個(gè)領(lǐng)域，其中包括IC、分立元器件、光學(xué)元器件、無(wú)源元件、模塊、半導(dǎo)體應(yīng)用產(chǎn)品以及醫(yī)療器具。在世界電子行業(yè)中，ROHM的眾多高品質(zhì)產(chǎn)品得到了市場(chǎng)的許可和贊許，成為系統(tǒng)IC和最新半導(dǎo)體技術(shù)方面首屈一指的主導(dǎo)企業(yè)。

　　【關(guān)于ROHM（羅姆）在中國(guó)的業(yè)務(wù)發(fā)展】

　　作為在中國(guó)市場(chǎng)的銷售網(wǎng)點(diǎn)，最早于1974年成立了ROHM半導(dǎo)體香港有限公司。隨后，在1999年成立了ROHM半導(dǎo)體（上海）有限公司，2003年成立了ROHM半導(dǎo)體貿(mào)易（大連）有限公司，2006年成立了ROHM半導(dǎo)體（深圳）有限公司。為了迅速且準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)不斷擴(kuò)大的中國(guó)市場(chǎng)的要求，ROHM在中國(guó)構(gòu)建了與ROHM總部同樣的集開發(fā)、銷售、制造于一體的一條龍?bào)w制。作為ROHM的特色，積極開展“密切貼近客戶”的銷售活動(dòng)，力求向客戶提供周到的服務(wù)。自2010年下半年起陸續(xù)增設(shè)了西安、成都、重慶、武漢、長(zhǎng)春等5家內(nèi)陸地區(qū)的分公司之后，又于2014年新增了合肥分公司，目前在全國(guó)共設(shè)有21處銷售網(wǎng)點(diǎn)，其中包括香港、上海、大連、深圳這4家銷售公司以及其17家分公司（分公司：北京、天津、青島、長(zhǎng)春、南京、合肥、蘇州、杭州、寧波、西安、武漢、東莞、廣州、廈門、珠海、成都、重慶）。并且，正在逐步擴(kuò)大分銷網(wǎng)絡(luò)。

　　作為技術(shù)基地，在上海和深圳設(shè)有設(shè)計(jì)中心和QA中心，提供技術(shù)和品質(zhì)支持。設(shè)計(jì)中心配備精通各類市場(chǎng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)支持人員， 可以從軟件到硬件以綜合解決方案的形式，針對(duì)客戶需求進(jìn)行技術(shù)提案。并且，當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生不良情況時(shí)，QA中心會(huì)在24小時(shí)以內(nèi)對(duì)申訴做出答復(fù)。

　　作為生產(chǎn)基地，1993年在天津（ROHM半導(dǎo)體（中國(guó)）有限公司）和大連（ROHM電子大連有限公司）分別建立了生產(chǎn)工廠。在天津進(jìn)行二極管、LED、激光二極管、LED顯示器、光傳感器的生產(chǎn)、在大連進(jìn)行電源模塊、熱敏打印頭、接觸式圖像傳感頭、圖片鏈接模塊、LED照明模塊、光傳感器、LED顯示器的生產(chǎn)，作為ROHM的主力生產(chǎn)基地，源源不斷地向中國(guó)國(guó)內(nèi)外提供高品質(zhì)產(chǎn)品。

　　此外，作為社會(huì)貢獻(xiàn)活動(dòng)中的一環(huán)，ROHM還致力于與國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)關(guān)和企業(yè)加強(qiáng)合作，積極推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的研發(fā)活動(dòng)。2006年與清華大學(xué)簽訂了產(chǎn)學(xué)聯(lián)合框架協(xié)議，積極地展開關(guān)于電子元器件最尖端技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)學(xué)聯(lián)合。2008年，在清華大學(xué)內(nèi)捐資建設(shè)“清華ROHM電子工程館”，并已于2011年4月竣工。2012年，在清華大學(xué)設(shè)立了“清華-ROHM聯(lián)合研究中心”，從事“微能量裝置、硅發(fā)光體、生物傳感器、中國(guó)數(shù)字廣播（解調(diào)器）”等聯(lián)合研究項(xiàng)目。除清華大學(xué)之外，ROHM還與西安交通大學(xué)、電子科技大學(xué)、浙江大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)等高校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)合作，不斷結(jié)出豐碩成果。

　　ROHM將以長(zhǎng)年不斷積累起來(lái)的技術(shù)力量和高品質(zhì)以及可靠性為基礎(chǔ)，通過(guò)集開發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的扎實(shí)的技術(shù)支持、客戶服務(wù)體制，與客戶構(gòu)筑堅(jiān)實(shí)的合作關(guān)系，作為扎根中國(guó)的企業(yè)，為提高客戶產(chǎn)品實(shí)力、客戶業(yè)務(wù)發(fā)展以及中國(guó)的節(jié)能環(huán)保事業(yè)做出積極貢獻(xiàn)。