羅姆在“功率元器件”的發(fā)展與“電源IC技術(shù)”的變革

　　前言

　　為了防止地球溫室化，減少CO2排放量已成為人類的課題。為了減少CO2排放量，節(jié)電與提高電壓的轉(zhuǎn)換效率是當(dāng)務(wù)之急。在這種背景下，羅姆通過用于LED照明的技術(shù)貢獻(xiàn)于節(jié)電，通過功率元器件提升轉(zhuǎn)換效率。

　　而提高轉(zhuǎn)換效率就需要減少損耗。發(fā)電站產(chǎn)生幾十萬伏的電壓，通過電線和變壓器將這些電壓降低為如我們所熟悉的手機(jī)充電器所提供的約5V的電壓進(jìn)行使用。從發(fā)電站到充電器之間電壓被多次轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換都會發(fā)生損耗。這些損耗的原因之一是功率元器件的損耗。只要這些損耗變成零，就可以大幅消減CO2排放量。雖然不能完全達(dá)到零，但為了接近零，羅姆日以繼夜在進(jìn)行反復(fù)的研究和開發(fā)。羅姆認(rèn)為通過這些研發(fā)結(jié)果降低損耗、減少CO2排放，可以提高羅姆的企業(yè)存在價值。

　　羅姆在功率元器件領(lǐng)域的發(fā)展

　　提起半導(dǎo)體，一般人會想到施以微細(xì)加工的大規(guī)模集成電路(LSI)，為了使LSI按要求工作，按所需電壓、電流供應(yīng)電力的電源是不可或缺的。在這種“按所需形式供應(yīng)電力”的領(lǐng)域中，半導(dǎo)體也發(fā)揮著重要的作用，從“處理電力(功率)”的含義出發(fā)，其核心半導(dǎo)體部件被稱為功率元器件或功率半導(dǎo)體。

　　在功率元器件的應(yīng)用領(lǐng)域方面，又大致劃分為電腦(PC)及PC外圍設(shè)備領(lǐng)域約為30%，數(shù)碼家電、車載領(lǐng)域約為15%，白色家電和工業(yè)、通信領(lǐng)域約為30%。在功率元器件的世界中，說“有多少電源種類就有多少功率元器件種類”毫不夸張，為滿足市場需求，需要不斷完善各種應(yīng)用電路、易用封裝、復(fù)合品、額定電流、額定電壓的產(chǎn)品陣容，要求具備多元化的技術(shù)積累。

　　在功率元器件領(lǐng)域，羅姆擁有業(yè)界頂級水平的產(chǎn)品陣容，在Si基超級結(jié)(SJ)-MOSFET注1、MOSFET注2、雙極晶體管注3、肖特基勢壘二極管(SBD)注4、快速恢復(fù)二極管(FRD)注5、二極管(Di)注6、齊納二極管注7之外，又新增了碳化硅(SiC注8)、氮化鎵(GaN注9)等新一代元件，在各電壓范圍都配備了有特色的功率元器件產(chǎn)品。

　　[圖1]晶體管開發(fā)趨勢　　

 

　　尤其是SiC從處于世界頂級的研究開發(fā)平穩(wěn)順利地進(jìn)入到制造階段，繼2010年4月實現(xiàn)了SiC SBD量產(chǎn)之后，羅姆于同年12月在世界范圍內(nèi)首家※成功實現(xiàn)了SiC MOSFET的真正量產(chǎn)。另外，僅憑元件本身無法100%發(fā)揮SiC本身所具有的性能，為滿足市場需求，羅姆于2011年陸續(xù)開始了模塊產(chǎn)品的量產(chǎn)。　　※：根據(jù)羅姆調(diào)查(截至2012年11月13日)

　　羅姆通過SiC產(chǎn)品覆蓋高電壓范圍，通過SJ-MOS和MOSFET覆蓋幾百伏左右電壓范圍。近年來，羅姆正在發(fā)力擴(kuò)充幾百伏左右的商品的產(chǎn)品陣容。當(dāng)然，傳統(tǒng)的低耐壓范圍的商品擴(kuò)充也在同時開發(fā)。2012年8月發(fā)布的新結(jié)構(gòu)MOSFET就是耐壓40V、電流可達(dá)100A的產(chǎn)品。該產(chǎn)品損耗的主要因素——Ron僅為1mΩ。