ROHM模拟电源将如何应对未来挑战

来源：罗姆半导体社区

人类的能源消耗正在付出代价：流动性、工业和日常生活对越来越多能源的需求正在威胁着气候和环境。因此，必须改变能源的使用方式。

已经发生了很多事。智能城市、智能家居、工业4.0和人工智能是通过数字化简化资源使用的想法。但与此同时，所有这些想法都严重依赖于数据中心：大数据，例如边缘计算，正在消耗大量的电力。

电动汽车和自动驾驶是减少移动对环境的影响的方法。但与此同时，这些技术需要大量的能量才能发挥作用。从化石燃料到电能的转变是不够的。

停止能源浪费

尽管对电能的需求不断增加，但所需的能源却尽可能少。所有的电子设备，从最小的传感器IC到大型电动机，都需要停止浪费能源。

此外，电能的产生以及从电源到最终设备的所有运输步骤都必须是有效的：大多数人不知道发电厂产生的电力只有大约一半是由消费者手中的电气和电子设备消耗的。其余部分在传输、分配和供电过程中丢失。换句话说，发电厂在燃烧大量石油或煤炭、排放二氧化碳或冒着很高的维护风险运行时，一半的电力是浪费的。

对越来越多的能源的需求正在威胁着气候和环境。

解决方案：模拟电源

节约能源和提高能源效率是所有未来技术的主要目标。Rohm半导体公司以我们所称的“模拟力量”而引以为豪。

模拟电源是什么意思？在ROHM，它代表着将多年来培养的模拟技术与先进的电力技术相结合。

模拟技术专家

在开发高效、可靠的集成电路时，需要对功率波形进行精确的控制。通过开发用于消费电子产品的集成电路，ROHM改进了其专有的模拟技术，允许灵活和精细地控制电信号。此外，我们还建立了一个独特的开发系统，将先进的模拟技术准确地融入到每个过程中，包括电路设计、布局和工艺开发。

SiC晶片工艺是ROHM垂直集成制造系统的一部分。

技术领先是由一个垂直集成的制造系统完成的，在这个系统中，所有的工艺都是在内部进行的：从硅锭拉制(这是半导体芯片生产的起点)到内部电路和布局设计、掩模生产、晶片工艺、测试和封装。Rohm认为它的优势在于管理产品供应和质量的生产系统，而不像半导体行业已经成为规范的分工。

电源集成电路

ROHM方法的可能性的第一个例子是新的Nano系列电源集成电路。他们利用了一种叫做纳米脉冲控制的超短脉冲控制技术，以及提供超低电流消耗的纳米能源技术。

增加阶跃比

采用纳米脉冲控制技术的电源芯片，由9 ns的超短脉冲宽度构成，提供了一种单芯片解决方案，只需一个电路就可以将60V输入转换为2.5V。预计这将用于目前在欧洲市场采用的48V汽车电源系统和工业设备。此外，越来越多的服务器板架使用更高的电源电压，以节省电力。用一步而不是两、三步转换电压，可以在提高效率的同时，显着地降低变换器的体积和复杂度。

降低功耗

在BUCK DC/DC变换器中采用纳米能源，使得在单键电池上驱动物联网设备和可穿戴设备长达十年之久成为可能。定期收集和传输数据的物联网设备大部分时间都处于空闲状态。Rohm公司的BD 70522GUL降压DC/DC转换器IC将待机功耗降低到仅180 nA，同时在从低负荷到高负荷的广泛工作条件下实现了超过90%的功率转换效率。这可以导致物联网和可穿戴领域的创新，消除频繁更换电池的需要。

音频设备的功率

乍一看，音频似乎是一个完全不同的领域。但是电源的质量对音频设备的音质有相当大的影响。因此，电源集成电路必须以最小的电压波动和噪音产生清洁的电源。然而，这绝不是一个容易实现的壮举。音频专业人员可以很容易地通过耳朵识别电源IC的电气特性中可能出现的个别差异。

Rohm的mus-IC系列高保真音频集成电路是系统级方法的结果，它考虑了每个开发过程的影响，以确定理想的设计和产品条件。在系统一级对与设计和施工有关的技术参数进行了彻底的检查，以提高音频质量。

其他芯片也可以从这一系统设计方法中受益，例如设计用于放大汽车传感器信号而不受噪声干扰影响的高EMI容限运算放大器。例如，ROHM能够将噪声电阻提高3.5倍至10倍，并通过彻底调整电路设计、布局和工艺开发来消除特殊噪声对抗的需要。

电力技术新材料

60多年来，硅基器件一直是主流半导体材料，而碳化硅(SiC)功率器件有望在未来几年中得到越来越多的采用。外围技术的发展将进一步加速这一新材料的潜力和经济系统的稳定和有效供给。

ROHM半导体欧洲公司的现场应用工程师Stefan Klein表示：“作为第一家将SiC电源设备推向市场的制造商，ROHM致力于发挥重要作用。”“在现有电路中，简单地用SiC元件代替Si器件不能获得SiC的优点。相反，ROHM正积极参与技术开发和环境改善，以便更有效地使用SiC器件，“Klein继续说。

ROHM积极参与技术开发和环境改善，以便更有效地使用SiC器件。“

Stefan Klein，ROHM半导体欧洲现场应用工程师

封装及模块

封装芯片的封装和模块，为传统的Si器件设计，不能与SiC组件一起优化工作。因此，ROHM开发了自己的封装和模块，为SiC器件优化，其中包括许多独特的特点。一个例子：一种称为“G型”的专有模块技术，具有低的热阻和电感。结合这项技术的产品可以变得更小，同时仍然能够处理大电流。

与此同时，SiC封装正在不断改进。尽管仍处于研发阶段，但一种具有行业最低热阻的新基板材料将有可能开发出超小型(38x74x11.5mm)、重量轻的传输模型SiC电源模块，其电流可达400 A。还提供了针对SiC器件特性进行优化的驱动集成电路和包含SiC组件的评估板，使用户能够有效地利用SiC的功能。

模拟和电源的协同作用

模拟技术和电力技术的同步发展为创新创造了一个平台，预计这将大大提高效率，同时减少电力和供电系统的规模。

不仅仅是同步模拟和力量的进化，两者的结合创造了协同效应，使雄心勃勃的目标触手可及。将得到的解决方案集成到单个模块或包中，可以在更小的范围内实现更高的性能、更好的可用性和更高的可靠性--从而使未来更受关注。

模块化和单片(单封装)技术在改善复杂和先进电路的性能方面发挥着重要作用，同时也减少了尺寸、重量和材料数量。

为环境和人类节约能源

适当的集成对于提高可靠性和易用性也是至关重要的.Rohm拥有许多适合于各种应用案例和设备特性的模块化技术。模块化的解决方案，利用模拟和电源的协同效应，预计将使尖端技术越来越多的应用。

审核编辑黄昊宇