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罗姆确立零碳愿景!以技术革新加速节能化社会

发布日期:2021-09-30 浏览次数:548 作者:网络
 近年来,全球气候变化、能源、资源枯竭等地球环境问题成为一大课题,在抑制环境负荷、实现可持续社会建设的基础上,“环境”经营成为了企业必需要考虑的问题,而作为电力转换的心脏,IGBT等功率半导体产品正在得到越来越广泛的应用。

在PCIM Asia 2021深圳电力电子展上,全球知名半导体制造商罗姆展示了面向工业设备和汽车领域的、以世界先进的SiC(碳化硅)元器件为核心的产品及电源解决方案。

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全新产品亮相PCIM Asia 2021

作为罗姆首次展出的全新“第四代SiC MOSFET”,与第三代产品相比,大幅削减了开关损耗,且导通阻抗更低。另外,此次还带来了众多搭载了罗姆SiC产品的应用案例,让用户更直观地感受到罗姆SiC产品在市场上的广泛应用。

6英寸SiC Trench MOSFET晶圆
罗姆拥有世界先进的SiC为核心的功率元器件技术,以及充分发挥其性能的控制IC和模块技术,在提供电源解决方案的同时,为工业设备和汽车领域的节能化、小型化做出巨大贡献。
本次展会,罗姆还带来了首次在展会上展出的8英寸的SiC晶圆,这也是业界首次展出的8英寸晶圆的实物。大口径化的晶圆能够切出更多的芯片,这意味着罗姆将不断降低产品的成本,同时提升产能。

8英寸SiC晶圆
此外,本次展会罗姆还展示一款让人眼前一亮的方案,搭载SiC模块的无线供电轮毂电机产品,极大地改善了“行驶中的充电性能”、“电机性能”和“车辆安装性能”。该产品由罗姆、东京大学、日本精工株式会社等多个企业共同开发,可在行驶中直接从道路获取电力,目前已成功进行了实车试验。

SiC功率模块为行驶中的无线供电轮毂电机做出贡献

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技术革新推动节能化社会

随着物联网的普及,以及白色家电和工业设备的自动化进程加速,使得产品的功耗不断增加,为了有效利用有限的地球资源和电力,市场对进一步降低功耗的需求不断提高,与此同时,对于负责功率转换工作的功率半导体之一的IGBT以及配备了IGBT的模块,也提出了进一步降低功耗的要求。
面对市场的新变化,罗姆上半年重磅推出了四款600V耐压IGBT IPM “BM6437x系列”,该产品在辐射噪声和功率损耗实现了全面的提升。与普通产品相比,新产品的辐射噪声降低6dB以上,功率损耗降低了6%(fc=15kHz时),已达到业界超高水平。
此外,新产品的精度也有了大幅的改善,可达到与热敏电阻同等的保证精度±2%,相比普通产品±5%(相当于5℃)(90℃时)的温度监控功能保证。还有,新产品增加了产品识别功能,有助于防止封装相同的其他公司产品和电流值不同的产品误装。
目前,四款新产品已经用于空调、高压清洗机、工业设备的AC伺服放大器等,给下游行业节能带了极大的提升。

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碳化硅赛道上的领跑者

对于功率半导体来说,当导通电阻降低时短路耐受时间就会缩短,两者之间存在着矛盾权衡的关系,因此在降低SiC MOSFET的导通电阻时,如何兼顾短路耐受时间一直是个大挑战。
在2020年,罗姆成功推出了1200V第4代SiC MOSFET,此次开发的新产品,通过进一步改进罗姆独有的双沟槽结构,改善了二者之间的矛盾权衡关系,与以往产品相比,在不牺牲短路耐受时间的前提下成功地将单位面积的导通电阻降低了约40%。而且,通过大幅减少寄生电容(开关过程中的课题),与以往产品相比,成功地将开关损耗降低了约50%。还有,采用低导通电阻和高速开关性能兼具的第4代SiC MOSFET,更有助于显著缩小车载逆变器和各种开关电源等众多应用的体积并进一步降低了其功耗。
在生产方面,罗姆构筑了从SiC衬底,外延到封装的“一条龙”生产体制,不仅是元器件开发,还致力于晶圆的大口径化以及先进设备带来的生产效率提升,在性能、品质和稳定供货上,实现与同行业其他公司的差别化。
在开发方面,罗姆开发了许多模拟IC(绝缘栅极驱动器和电源IC等),充分地发挥以SiC功率元器件为核心的各种功率元器件的性能,同时,罗姆还开发了用于检测电流的分流电阻器等周边部件,通过结合系统提供更佳解决方案,可以快速解决客户的问题。
罗姆抢在不断扩大的需求之前,积极地进行着设备投资。2020年末,罗姆在位于日本福冈县的罗姆阿波罗筑后工厂建设了新的生产楼。而现在,罗姆正在推进制造装置的设置,预计2022年开始量产运转。当初是以6英寸开始批量生产,但罗姆根据市场情况,加入了可以切换到8英寸批量生产的装置,令生产能力在今后5年内可能提高到5倍以上。
SiC作为功率元器件的新材料,罗姆早已关注并与客户及大学等机构一起开展合作,不断积累技术经验。2010年4月,罗姆在日本率先开始了SiC肖特基势垒二极管的量产,而在同年12月确立了SiC MOSFET的量产体制,并于2012年3月,率先开始了全SiC功率模块的量产。
未来,罗姆表示将会不断壮大SiC功率元器件的产品阵容,并结合充分发挥元器件性能的控制IC等外围元器件和模块化技术优势,继续为下一代汽车技术创新贡献力量。另外,罗姆还会继续为客户提供包括削减应用开发工时和有助于预防评估问题的在线仿真工具在内的多样化解决方案,帮助客户解决问题。

04

电动汽车续航里升级之路

相比Si(硅),SiC(碳化硅)功率元器件具有高效率等特性,因而可以更有效地利用电动汽车电池的电能。这将非常有助于延长电动汽车的续航里程并削减电池体积。
作为SiC元器件的领军企业之一,罗姆一直在推进先进产品的开发,早在2010年便在全球率先开始了SiC MOSFET的量产。在车载领域,罗姆于2012年在业界率先提供对应AEC-Q101车规认证的车载品,并在快速充电用车载充电器(OBC)领域拥有较高的市场份额。此外,罗姆的SiC产品还应用于车载DC/DC转换器等领域。
2020年6月17日,罗姆发布了业界先进的第4代低导通电阻SiC MOSFET。与以往产品相比,在不牺牲短路耐受时间的前提下,成功实现业界顶级水平的低导通电阻,满足了包括主机逆变器在内的车载动力总成系统和工业设备的电源新需求。目前已经获得很多客户的评估,也有询价。
并且,罗姆还将强化充分发挥SiC元器件性能的绝缘栅极驱动器,以及分流电阻器等周边产品的阵容。另外,利用可以同时验证SiC功率元器件和驱动IC的web仿真工具,提供适合各种应用的电源解决方案,助力客户开发的xEV实现高效化、小型化。

05

2050年实现零碳目标愿景

罗姆秉承“我们始终将质量放在第一位,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做出贡献”的企业理念,自创立以来,一直积极致力于通过产品为社会做贡献。
多年来,以节能、小型化、安全、舒适为关键词,罗姆不断提供具有创新性的产品,近年来,除了技术革新不断的汽车市场外,在IoT化不断推进的产业设备市场,以及更进一步实现高功能化的IT设备市场等广泛的领域,罗姆已经提供了众多关键元器件。
罗姆认为,不仅要达成世界通用目标“SDGs”,备受瞩目的“零碳(CO₂净零排放)”也是重点课题。在这种背景下,罗姆于2020年制定了“聚焦电源和模拟技术,并通过满足客户对‘节能’和‘小型化’的需求,来解决社会问题”这一经营愿景。在明确前进方向的同时,提高罗姆集团全体员工的意识,从而进一步增加企业的社会贡献。
此外,罗姆根据该经营理念,提取了其中作为紧迫课题、必须要采取行动的环境课题,制定了2050环境愿景,力争到2050年实现零碳和零排放。
罗姆认识到作为一个企业对环境课题的巨大责任,并下定决心承担责任。着眼于2050年罗姆集团目标姿态,以实现可持续的社会为目标,不仅积极应对气候变化、还致力于资源循环利用和自然共生等各种各样的环境保护活动。
特别是在业务活动方面,罗姆的主力产品——半导体对于实现“无碳社会”的作用越来越大。据称,“电机”和“电源”所消耗的电力占全球绝大部分的耗电量,因此,全面提高“电机”和“电源”的效率是罗姆的重要使命。如经营愿景所示,罗姆将通过提供提高效率的关键元器件——电源和模拟产品,为解决世界能源问题做出贡献。
除了通过产品贡献力量外,在生产过程等所有业务活动中减轻环境负担也变得非常重要。例如SiC晶圆制造的主要生产工序中也会采用100%可再生能源等,罗姆将致力于建立环境友好型事业体制。
未来,罗姆将根据企业理念和经营愿景,继续推动提高效率的关键元器件——电源和模拟产品的技术创新,同时,还会根据此次制定的环境愿景,不仅积极应对气候变化,而且还要积极开展资源循环利用和自然共生等各种环境保护活动和环境投资,为实现社会的可持续发展贡献力量。
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