Die ultraschnelle Steuerungs-IC-Technologie von ROHM maximiert die Leistung von GaN-Schaltgeräten

Neuauflage von Plato

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23. MÄRZ 2023

Aufgrund ihrer überlegenen Hochgeschwindigkeits-Schalteigenschaften hat sich die Akzeptanz von GaN-Bauelementen in den letzten Jahren ausgeweitet. Allerdings ist die Geschwindigkeit von Steuer-ICs (zum Steuern der Ansteuerung dieser Geräte) zu einer Herausforderung geworden.

Als Reaktion darauf hat der in Japan ansässige Hersteller von Leistungshalbleitern ROHM Co Ltd seine ultraschnelle Nano Pulse Control-Technologie (die für Stromversorgungs-ICs entwickelt wurde) weiterentwickelt und die Steuerimpulsbreite von den herkömmlichen 9 ns auf die angebliche verbessert ein Branchenbester von 2ns. Die Nutzung dieser Technologie ermöglichte es ROHM, seine ultraschnelle Steuer-IC-Technologie zu etablieren, die die Leistung von GaN-Geräten maximieren kann.

Die Miniaturisierung der Stromversorgungsschaltung erfordert laut ROHM eine Verringerung der Größe der peripheren Komponenten durch Hochgeschwindigkeitsschaltung. Um dies zu erreichen, ist ein Steuer-IC erforderlich, der die Treiberleistung von Hochgeschwindigkeitsschaltgeräten wie GaN nutzen kann.

Um Lösungen vorzuschlagen, die periphere Komponenten umfassen, hat ROHM eine Ultra-Hochgeschwindigkeits-Steuerungs-IC-Technologie entwickelt, die für GaN-Geräte optimiert ist und die proprietäre analoge Nano Pulse Control-Stromversorgungstechnologie verwendet. Die ultraschnelle Impulssteuerungstechnologie von ROHM erreicht eine Einschaltzeit (Steuerungsbreite des Stromversorgungs-IC) in der Größenordnung von Nanosekunden, wodurch es möglich wird, mit einem einzigen IC von hohen auf niedrige Spannungen umzuwandeln – im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen, die zwei erfordern Stromversorgungs-ICs.

ROHM arbeitet an der Kommerzialisierung von Steuer-ICs, die diese Technologie verwenden, und plant, in der zweiten Jahreshälfte 100 mit der Musterlieferung von 2023-V-Einkanal-DC-DC-Steuer-ICs zu beginnen. Es wird erwartet, dass seine Verwendung in Verbindung mit der EcoGaN-Serie von GaN-Bauelementen von ROHM ein Ergebnis darstellt zu erheblichen Energieeinsparungen und Miniaturisierung in einer Vielzahl von Anwendungen, darunter Basisstationen, Rechenzentren, FA-Ausrüstung (Fabrikautomatisierung) und Drohnen (Abbildung 1).

„GaN wird seit vielen Jahren als Leistungshalbleitermaterial, das Energieeinsparungen erzielen kann, mit Spannung erwartet, aber es gibt Hindernisse wie Qualität und Kosten“, bemerkt Professor Yusuke Mori, Graduate School of Engineering, Osaka University. „Unter diesen Umständen hat ROHM ein Massenproduktionssystem für GaN-Geräte aufgebaut, das eine verbesserte Zuverlässigkeit bietet und gleichzeitig Steuer-ICs entwickelt, die ihre Leistung maximieren können. Dies stellt einen großen Schritt in Richtung der weit verbreiteten Einführung von GaN-Geräten dar“, fügt er hinzu. „Ich hoffe, durch die Zusammenarbeit mit unserer GaN-on-GaN-Wafertechnologie zum Erreichen einer dekarbonisierten Gesellschaft beizutragen.“

Steuer-IC-Technologie

ROHM sagt, dass die Nano Pulse Control-Technologie in seinem neuen Steuer-IC kultiviert wurde, indem sein vertikal integriertes Produktionssystem genutzt wurde, um fortschrittliches analoges Know-how zu kombinieren, das sich auf Schaltungsdesign, Prozesse und Layout erstreckt. Durch die Verwendung einer einzigartigen Schaltungskonfiguration zur deutlichen Reduzierung der minimalen Steuerimpulsbreite des Steuer-IC von den herkömmlichen 9 ns auf 2 ns ist es möglich, mit einer einzigen Leistung von hohen Spannungen (bis zu 60 V) auf niedrige Spannungen (bis zu 0.6 V) herunterzusteigen Versorgungs-IC in 24-V- und 48-V-Anwendungen. Außerdem schrumpft die Unterstützung kleinerer peripherer Treiberkomponenten für das Hochfrequenzschalten von GaN-Geräten die Montagefläche im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen um etwa 86 %, wenn sie mit einer EcoGaN-Stromversorgungsschaltung gekoppelt sind (siehe Abbildungen 2 und 3).