ROHM’s Ultra-high-speed Control IC Technology Maximizes Performance Of GaN Switching Devices

Ripubblicato da Platone

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23 marzo 2023

Grazie alle loro superiori caratteristiche di commutazione ad alta velocità, l'adozione di dispositivi GaN è aumentata negli ultimi anni. Tuttavia, la velocità dei circuiti integrati di controllo (per dirigere l'azionamento di questi dispositivi) è diventata una sfida.

In risposta, il produttore di semiconduttori di potenza con sede in Giappone ROHM Co Ltd ha ulteriormente evoluto la sua tecnologia Nano Pulse Control ad altissima velocità (progettata per circuiti integrati di alimentazione), migliorando l'ampiezza dell'impulso di controllo dai 9ns convenzionali a quello che si dice sia un migliore del settore di 2ns. Lo sfruttamento di questa tecnologia ha permesso a ROHM di stabilire la sua tecnologia IC di controllo ad altissima velocità, che può massimizzare le prestazioni dei dispositivi GaN.

La miniaturizzazione del circuito di alimentazione richiede una riduzione delle dimensioni dei componenti periferici attraverso la commutazione ad alta velocità, afferma ROHM. Per raggiungere questo obiettivo è necessario un circuito integrato di controllo in grado di sfruttare le prestazioni di azionamento dei dispositivi di commutazione ad alta velocità come il GaN.

Per proporre soluzioni che includano componenti periferici, ROHM ha stabilito una tecnologia IC di controllo ad altissima velocità ottimizzata per i dispositivi GaN utilizzando la tecnologia di alimentazione analogica proprietaria Nano Pulse Control. La tecnologia di controllo degli impulsi ad altissima velocità di ROHM raggiunge un tempo di accensione (ampiezza di controllo del circuito integrato di alimentazione) dell'ordine dei nanosecondi, rendendo possibile la conversione da alta a bassa tensione utilizzando un singolo circuito integrato, a differenza delle soluzioni convenzionali che richiedono due circuiti integrati di alimentazione.

ROHM sta lavorando per commercializzare i circuiti integrati di controllo che utilizzano questa tecnologia, con l'intenzione di iniziare la spedizione di campioni di circuiti integrati di controllo c.c.-c.c. a un canale da 100 V nella seconda metà del 2023. Il suo utilizzo, insieme alla serie EcoGaN di dispositivi GaN di ROHM, dovrebbe portare in significativi risparmi energetici e miniaturizzazione in una varietà di applicazioni, tra cui stazioni base, data center, apparecchiature FA (automazione di fabbrica) e droni (Figura 1).

"Il GaN è stato molto atteso per molti anni come materiale semiconduttore di potenza in grado di ottenere risparmi energetici, ma ci sono ostacoli come la qualità e il costo", osserva il professor Yusuke Mori, Graduate School of Engineering, Università di Osaka. “In queste circostanze, ROHM ha stabilito un sistema di produzione di massa per dispositivi GaN che offre una maggiore affidabilità, sviluppando al contempo circuiti integrati di controllo in grado di massimizzarne le prestazioni. Questo rappresenta un enorme passo avanti verso l'adozione diffusa dei dispositivi GaN", aggiunge. "Spero di contribuire al raggiungimento di una società decarbonizzata collaborando con la nostra tecnologia di wafer GaN-on-GaN".

Controllo della tecnologia IC

ROHM afferma che la tecnologia Nano Pulse Control nel suo nuovo circuito integrato di controllo è stata coltivata utilizzando il suo sistema di produzione integrato verticalmente per combinare competenze analogiche avanzate che abbracciano progettazione di circuiti, processi e layout. L'utilizzo di un'esclusiva configurazione del circuito per ridurre in modo significativo l'ampiezza minima dell'impulso di controllo del circuito integrato di controllo dai convenzionali 9ns a 2ns consente di passare da tensioni elevate (fino a 60 V) a tensioni basse (fino a 0.6 V) con un'unica alimentazione alimentazione IC in applicazioni 24V e 48V. Inoltre, il supporto di componenti periferici di azionamento più piccoli per la commutazione ad alta frequenza di dispositivi GaN riduce l'area di montaggio di circa l'86% rispetto alle soluzioni convenzionali se abbinati a un circuito di alimentazione EcoGaN (vedere le figure 2 e 3).