电子发烧友App
用于功率转换的半导体功率元器件，由于对所有设备的节能化贡献巨大，其未来的技术发展动向受到业界广泛关注。
ROHM针对这种节能化要求日益高涨的历史潮流，致力将在使分立半导体、IC的开发与制造过程中积累起来的技术得到进一步发展的功率元器件产品的阵容壮大。其中，在实现了具有硅半导体无法得到的突破性特性的碳化硅半导体（SiC半导体）产品领域，正在实施产品扩充战略，并遥遥领先于业界。另外，充分发挥综合半导体产品制造商的优势，在传统的硅半导体产品领域，也在不断扩大与控制IC相结合的复合型产品群。下面介绍ROHM最新的功率元器件。
碳化硅（SiC）半导体产品
SiC功率元器件是以碳和硅组成的化合物半导体碳化硅（Silicon Carbide）为材料制作的功率半导体，因其所具备的优异性能与先进性，多年来一直作为“理想的元器件”而备受瞩目。如今已在工业、车载、铁路、家庭等众多应用中被广为采用与研究，为设备的节能化做着贡献。
① ROHM的碳化硅（SiC）半导体产品
从SiC功率元器件的研究开发到量产，ROHM一直遥遥领先于业界。下面简单介绍一下SiC功率元器件的产品阵容及其特点。
l SiC肖特基二极管：具有低开关损耗、低正向电压特性的产品（图1）。在高效电源等设备中应用广泛。ROHM拥有满足AEC-Q101标准的分立产品阵容，已在日本国内及海外众多电动汽车、插入式混合动力车的车载充电电路中得到广泛应用。
图1.SiC肖特基二极管与硅材质FRD特性比较（650V/10A级）
l SiC-MOSFET：耐压超过1000V的MOSFET元器件，采用硅半导体很难创造出导通损耗足够低的器件，但通过碳化硅（SiC）半导体则可以实现。另外，与作为耐高压的开关元件被广泛应用的硅材质IGBT相比，SiC-MOSFET的开关损耗仅为1/5左右，因此，在驱动频率越来越高的设备小型化（过滤器、冷却机构）和功率转换效率的提升等方面有望获得显著效果。（图2）。
图2. 普通Si-IGBT和ROHM的SiC-MOSFET的开关损耗比较
l SiC功率模块：ROHM实现了功率元件全部由SiC功率元件构成的“全SiC”功率模块的量产（图3）。
图3. SiC功率模块的外观
② 实现了更大电流的1200V/300A“全SiC”功率模块
ROHM已于2012年实现了1200V/120A、180A产品的量产。并于2015年6月开始将1200V/300A新产品投入量产。
为充分发挥SiC功率元器件的高速开关性能，使模块内部的电感更低是在实现更大电流规格方面非常重要的技术。ROHM通过优化内置SiC元件的配置及内部格局，开发出内部电感比已经量产中产品（120A、180A）降低约一半的模块，成功开发出额定电流300A的产品。
与同等额定电流的IGBT模块相比，开关损耗可降低77%。使用本产品可大幅降低开关损耗，从而实现设备中的冷却机构的小型化。不仅如此，还适用高频驱动，例如在30kHz的开关频率下使用功率模块时，与IGBT模块相比，导通损耗和开关损耗合计共可降低约60%（图4）。
通过更高频率的开关动作，还可实现线圈和电容器等周边元器件的小型化。不仅有助于设备的节能化，还有助于实现进一步小型化。
图4. ROHM新产品与普通IGBT模块的损耗比较
③ 采用沟槽结构的SiC-MOSFET产品
与现有量产中的SiC-MOSFET相比，同一芯片尺寸的导通损耗更低（导通电阻降低约50%），同时实现了更高的开关性能（输入电容降低约35%）（图5）。
图5. 沟槽结构SiC-MOSFET的导通电阻、输入电容特性
沟槽结构因在SiC-MOSFET中采用，可有效降低导通电阻而备受关注。但为了确保元器件的长期可靠性，需要设计能够缓和Gate Trench部分（通过有无施加电压来控制MOSFET元件的开关ON/OFF的部位）产生的电场的结构。因为当仅在Gate Trench部位采用沟槽结构时，Gate Trench结构底部电场集中，很难确保元器件的可靠性。ROHM通过采用独创的结构，缓和了Gate Trench结构底部的电场集中现象，从而成功实现了采用沟槽结构的SiC-MOSFET的量产（图6）。
图6. ROHM的沟槽结构SiC-MOSFET元件结构
ROHM首先实现了采用量产中的沟槽结构SiC-MOSFET元件的“全SiC”功率模块的产品化。该产品的额定电压为1200V，额定电流为180A，内部电路为半桥配置。与同等额定水平的Si-IGBT功率模块产品相比，其显著优势当然不必言说，即使与量产中的1200V/180A的SiC-MOSFET模块相比，其开关损耗也大幅降低（图7）。
图7. 开关损耗比较
今后，ROHM计划开发分立封装的额定电压650V、1200V的产品，并继续扩充更大额定电流的产品群。
ROHM的智能功率模块产品
与因元器件的特性优势而备受瞩目的SiC功率元器件相比，在价格方面更具优势的硅材质功率元器件产品的市场规模依然很大。ROHM也在致力于使用硅材质半导体的功率元器件开发。不仅不断完善IGBT和MOSFET等分立半导体、IC的产品群，还在不断扩充功率元件和控制IC相结合的复合型产品阵容等，积极发挥综合半导体元器件制造商的综合实力优势，使产品阵容不断壮大。下面简单介绍一下相关产品。
① IGBT智能功率模块（IGBT-IPM）
为降低功耗，众多电机应用中均实现了设备的变频化。这些变频设备中广为采用的产品是将IGBT功率元件、控制它们的IC以及外围电路1体化封装的功率模块产品（IPM：智能功率模块）。ROHM的IGBT-IPM产品搭载自产的硅材质IGBT元器件，并已投入量产（图8）。
图8. ROHM的IGBT-IPM（MOS-IPM）结构
② MOS智能功率模块（MOS-IPM）
近年来，在白色家电领域，节能趋势尤为显著。产品倾向于采用更接近实际使用情况的能效标识APF（Annual Performance Factor），不再仅仅关注功率负载较大的设备启动时和额定条件下的节能，要求在负载较小的正常运转时更节能的趋势日益高涨。
ROHM 不仅实现了IGBT-IPM的量产，还开发出搭载自产的低导通电阻“PrestoMOS”、并融入独有的IC控制技术的MOS-IPM产品，并已于2015年8月投入量产。
l 采用可支持大电流的PrestoMOS
一般MOSFET具有在高速开关条件下和低电流范围内的导通损耗较低的优势，以及降低设备正常运转时的功耗的效果。ROHM通过采用自产PrestoMOS，不仅达到了以往的MOSFET很难实现的可支持更大电流的功效，更大大降低导通损耗，实现了IPM的产品化。
l 采用ROHM独有的电路技术的栅极驱动器IC
ROHM通过采用独有的栅极驱动电路，进一步实现了IPM产品的高效化。例如，通过导入可防止高电压条件下高速开关动作容易产生的MOSFET误动作的电路，实现高速开关动作，以降低开关损耗。另外，考虑到开关时产生的噪音，优化了开关损耗和噪音的平衡关系，从而实现了可最大限度充分发挥PrestoMOS性能的栅极驱动。
由于具备这些特点，在低电流工作条件下，ROHM生产的MOS-IPM产品与IGBT-IPM产品相比，损耗大幅降低。通过业界顶级的低功耗，为整个应用的进一步节能做出贡献（图9）。
图9. 普通IGBT-IPM与ROHM的MOS-IPM的损耗比较
为了进一步实现节能化，ROHM在已经实际应用的SiC功率元器件领域，进一步推进技术革新。另外，在硅材质半导体领域，也将不断完善产品阵容，同时，积极拓展包括控制IC在内的复合型产品群。
今后，ROHM将继续致力于推进在节能方面为社会贡献力量的元器件开发。
【关于ROHM（罗姆）】
ROHM（罗姆）成立于1958年，由最初的主要产品-电阻器的生产开始，历经半个多世纪的发展，已成为全球知名的半导体厂商。ROHM的“企业目的”是：我们始终将产品质量放在第一位。无论遇到多大的困难，都将为国内外用户源源不断地提供大量优质产品，并为文化的进步与提高作出贡献。
历经半个多世纪的发展，ROHM的生产、销售、研发网络遍及世界各地。产品涉及多个领域，其中包括IC、分立元器件、光学元器件、无源元件、模块、半导体应用产品以及医疗器具。在世界电子行业中，ROHM的众多高品质产品得到了市场的许可和赞许，成为系统IC和最新半导体技术方面首屈一指的主导企业。
【关于ROHM（罗姆）在中国的业务发展】
作为在中国市场的销售网点，最早于1974年成立了ROHM半导体香港有限公司。随后，在1999年成立了ROHM半导体（上海）有限公司，2003年成立了ROHM半导体贸易（大连）有限公司，2006年成立了ROHM半导体（深圳）有限公司。为了迅速且准确应对不断扩大的中国市场的要求，ROHM在中国构建了与ROHM总部同样的集开发、销售、制造于一体的一条龙体制。作为ROHM的特色，积极开展“密切贴近客户”的销售活动，力求向客户提供周到的服务。自2010年下半年起陆续增设了西安、成都、重庆、武汉、长春等5家内陆地区的分公司之后，又于2014年新增了合肥分公司，目前在全国共设有21处销售网点，其中包括香港、上海、大连、深圳这4家销售公司以及其17家分公司（分公司：北京、天津、青岛、长春、南京、合肥、苏州、杭州、宁波、西安、武汉、东莞、广州、厦门、珠海、成都、重庆）。并且，正在逐步扩大分销网络。
作为技术基地，在上海和深圳设有设计中心和QA中心，提供技术和品质支持。设计中心配备精通各类市场的开发和设计支持人员， 可以从软件到硬件以综合解决方案的形式，针对客户需求进行技术提案。并且，当产品发生不良情况时，QA中心会在24小时以内对申诉做出答复。
作为生产基地，1993年在天津（ROHM半导体（中国）有限公司）和大连（ROHM电子大连有限公司）分别建立了生产工厂。在天津进行二极管、LED、激光二极管、LED显示器、光传感器的生产、在大连进行电源模块、热敏打印头、接触式图像传感头、图片链接模块、LED照明模块、光传感器、LED显示器的生产，作为ROHM的主力生产基地，源源不断地向中国国内外提供高品质产品。
此外，作为社会贡献活动中的一环，ROHM还致力于与国内外众多研究机关和企业加强合作，积极推进产学研联合的研发活动。2006年与清华大学签订了产学联合框架协议，积极地展开关于电子元器件最尖端技术开发的产学联合。2008年，在清华大学内捐资建设“清华ROHM电子工程馆”，并已于2011年4月竣工。2012年，在清华大学设立了“清华-ROHM联合研究中心”，从事“微能量装置、硅发光体、生物传感器、中国数字广播（解调器）”等联合研究项目。除清华大学之外，ROHM还与西安交通大学、电子科技大学、浙江大学和同济大学等高校进行产学合作，不断结出丰硕成果。
ROHM将以长年不断积累起来的技术力量和高品质以及可靠性为基础，通过集开发、生产、销售为一体的扎实的技术支持、客户服务体制，与客户构筑坚实的合作关系，作为扎根中国的企业，为提高客户产品实力、客户业务发展以及中国的节能环保事业做出积极贡献。
工商网监
评论