当下，低碳化和数字化齐头并进的发展，带来了万物互联、能源效率、未来出行等多重变革。而在这个突飞猛进的过程中，以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体发挥着重要作用。其中，氮化镓作为一种宽带隙复合半导体材料，具备禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、开关频率高，以及抗辐射能力强等优势。
近两年，氮化镓凭借着在消费类快充电源领域的如鱼得水，发展也逐渐驶入了快车道。
7月19日，全球知名半导体制造商罗姆半导体召开“2023年媒体交流会暨产品发布会”，宣布面向数据服务器等工业设备和AC适配器等消费电子设备的一次侧电源，开发出集650V GaN HEMT和栅极驱动用驱动器等于一体的EcoGaN™ Power Stage IC “BM3G0xxMUV-LB”。罗姆半导体（上海）有限公司技术中心副总经理周劲发布了新品，同时就相关问题接受了《变频器世界》的采访。
近年来，为了实现可持续发展的社会，对消费电子和工业设备的电源提出了更高的节能要求。针对这种需求，GaN HEMT作为一种非常有助于提高功率转换效率和实现器件小型化的器件被寄予厚望。然而，与Si MOSFET相比，GaN HEMT的栅极处理很难，必须与驱动栅极用的驱动器结合使用。在这种市场背景下，ROHM结合所擅长的功率和模拟两种核心技术优势，开发出集功率半导体——GaN HEMT和模拟半导体——栅极驱动器于一体的Power Stage IC。该产品的问世使得被称为“下一代功率半导体”的GaN器件轻轻松松即可实现安装。
罗姆还专门为氮化镓器件申请了商标EcoGaN™，罗姆将有助于应用产品的节能和小型化的氮化镓器件命名为“EcoGaN™系列”，并不断致力于进一步提高器件的性能。
据了解，罗姆的新产品可以替代现有的Si MOSFET，从而使器件体积减少99%，功率损耗降低55%，非常有助于减少服务器和AC适配器的体积或者损耗。
在周劲看来，氮化镓的使用通常会面临两个问题，一个是驱动电压（Vth）比较低，通常是1.5到1.8V左右，有噪音的时候会误开启，不一定坏，但是会导致损耗比较高。另一个就是栅极耐压比较低，通常氮化镓器件的标定是5V驱动电压，4.5V以下可以导通但不彻底，到了6V以上则面临栅极损坏的风险。最佳驱动电压范围窄，栅极处理起来很难。
“氮化镓器件通常工作在很高的频率，噪音和脉冲情况都比较复杂，很容易坏掉，一般必须与专门的驱动电路或者驱动器配合使用，但外置元器件的数量也会增多，通路的寄生参数的影响在工作的200K以上或者是1兆更高，这种寄生参数影响就越来越明显。”周劲表示，新产品的Power Stage IC将栅极驱动器和GaN HEMT一体化封装，可轻松替代Si MOSFET。这两者将FET性能最大化，GaN决定效率值，组合在一起实现高速开关，更加充分地发挥氮化镓器件的性能。
据介绍，新产品中集成了新一代功率器件650V GaN HEMT、能够更大程度地激发出GaN HEMT性能的专用栅极驱动器、新增功能以及外围元器件。另外，新产品支持更宽的驱动电压范围（2.5V～30V），拥有支持一次侧电源各种控制器IC的性能，因此可以替换现有的Si MOSFET。
具体而言，EcoGaN™ Power Stage IC具有三个特点：
特点一：支持各种一次侧电源电路。驱动的范围宽、启动时间短，可以应用在各种各样的AC-DC电路中，并且传输延迟时间短，整个环路的设计会比较容易。
特点二：进一步降低功耗。在导通损耗影响不大的情况下，相比Si MOSFET单体减少55%，相比普通产品，仍然可以做到减少约20%。
特点三：应用产品可进一步小型化。元器件数量上，普通产品是9个相关元器件，而罗姆的新产品使得驱动方式进一步简化，外置Power Stage相关元器件只需1个。
目前，罗姆推出的新产品有两款：BM3G007MUV-LB和BM3G015MUV-LB，导通电阻分别是70毫欧和150毫欧。此外，还备了三款评估板，一款是BM3G007MUV-EVK-002，用来评估芯片的整体方案性能；另外两款BM3G007MUV-EVK-003和BM3G015MUV-EVK-003，可移植到客户现有方案进行测试。
“自2006年起，罗姆开始研发氮化镓产品，经过不断努力，在2021年确立了150V GaN器件技术，普通氮化镓产品是6V耐压，而罗姆产品可以做到8V。2023年4月，罗姆开始量产650V耐压产品。”在谈及EcoGaNTM未来的产品线路时，周劲表示，罗姆将不断改进驱动技术和控制技术，与“EcoGaN™系列”GaN器件相结合，便于客户选择。关于Power Stage IC下一代机型，准偕振AC-DC+GaN的器件预计在2024年一季度量产，功率因数改善+GaN的器件也是2024年第一季度量产，半桥+GaN的器件预计在2024年第二季度量产。
