在全球能源轉(zhuǎn)型與電子產(chǎn)業(yè)升級的雙重驅(qū)動下，以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）為代表的寬禁帶半導(dǎo)體正成為功率器件領(lǐng)域的戰(zhàn)略制高點，重塑著從能源轉(zhuǎn)換到電力驅(qū)動的未來圖景。SiC與GaN之所以被稱為“寬禁帶”，源于其材料本身具有遠(yuǎn)高于硅（Si）的禁帶寬度。這帶來了超高效率、超高擊穿場強(qiáng)、卓越高溫性能、高頻工作能力等優(yōu)異能力。如今，寬禁帶半導(dǎo)體的技術(shù)優(yōu)勢也在深刻改寫關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)的格局，比如成為SiC應(yīng)用的“主戰(zhàn)場”的新能源汽車領(lǐng)域、可再生能源領(lǐng)域、工業(yè)與能源基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，以及GaN大放光彩的通信領(lǐng)域、消費電子與數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域等。

作為在SiC領(lǐng)域深耕超過20年，擁有從襯底到模塊完整垂直整合能力的全球領(lǐng)導(dǎo)者，羅姆如今也在積極推進(jìn)GaN產(chǎn)品的發(fā)展。今天，我們將透過全球半導(dǎo)體巨頭羅姆的視角，深入探討寬禁帶半導(dǎo)體帶來的技術(shù)革新風(fēng)暴及其引發(fā)的廣泛產(chǎn)業(yè)變革，與羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心副總經(jīng)理周勁一起聊聊SiC/GaN與硅基器件的技術(shù)代差體現(xiàn)在哪些維度？羅姆近些年在寬禁帶半導(dǎo)體方面取得了哪些關(guān)鍵技術(shù)突破？未來技術(shù)路線圖如何規(guī)劃？AI數(shù)據(jù)中心電源設(shè)計對寬禁帶器件提出哪些新需求？如何借力"雙碳"目標(biāo)推動產(chǎn)業(yè)升級？等工程師關(guān)心的問題。

羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心副總經(jīng)理周勁

電源網(wǎng)：您覺得做SiC/GaN產(chǎn)品跟過去的Si產(chǎn)品有什么相同或者不同呢？其中最有挑戰(zhàn)性的東西是什么？

羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心副總經(jīng)理 周勁：與傳統(tǒng)的硅器件相比，SiC器件由于擁有低導(dǎo)通電阻特性以及出色的高溫、高頻和高壓性能，已經(jīng)成為下一代低損耗半導(dǎo)體可行的候選器件。此外，SiC讓設(shè)計人員能夠減少元件的使用，從而進(jìn)一步降低了設(shè)計的復(fù)雜程度。SiC元器件的低導(dǎo)通電阻特性有助于顯著降低設(shè)備的能耗，從而有助于設(shè)計出能夠減少CO2排放量的環(huán)保型產(chǎn)品和系統(tǒng)。羅姆在SiC功率元器件和模塊的開發(fā)領(lǐng)域處于先進(jìn)地位，這些器件和模塊在許多行業(yè)的應(yīng)用中都實現(xiàn)了更佳的節(jié)能效果。

GaN是一種化合物半導(dǎo)體材料，作為下一代功率器件用的材料被寄予厚望。與以往的硅器件相比，其開關(guān)性能和高頻性能更加出色，因而在市場上的應(yīng)用日益廣泛。不僅如此，其導(dǎo)通電阻也低于硅器件，有望助力眾多應(yīng)用實現(xiàn)更低功耗和小型化。羅姆將其作為在中等耐壓范圍具有出色高頻工作性能的器件進(jìn)行開發(fā)。

電源網(wǎng)：羅姆近些年在寬禁帶半導(dǎo)體方面取得了哪些關(guān)鍵技術(shù)突破？未來技術(shù)路線圖如何規(guī)劃？

羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心副總經(jīng)理 周勁：羅姆在碳化硅產(chǎn)品方面的進(jìn)展和布局，主要有以下三點：

① 業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)開發(fā)實力：羅姆在SiC功率半導(dǎo)體的研發(fā)和產(chǎn)品化方面一直走在時代前列。SiC器件的低導(dǎo)通電阻特性有助于顯著降低設(shè)備的能耗，從而有助于設(shè)計出能夠減少CO2排放量的環(huán)保型產(chǎn)品和系統(tǒng)。自2010年羅姆在全球首家開始SiC MOSFET的量產(chǎn)以來，目前SiC MOSFET已更新迭代到第4代，與第3代產(chǎn)品相比，導(dǎo)通電阻可降低約40%，開關(guān)損耗可降低約50%。羅姆計劃于2025年推出第5代SiC MOSFET，相比第4代產(chǎn)品，導(dǎo)通電阻將降低約30%。同時，羅姆也提前了第6代及第7代產(chǎn)品的市場投入計劃。后續(xù)將推出的第6代產(chǎn)品，和第5代相比，導(dǎo)通電阻還可以降低約30%。

② 覆蓋率100%的產(chǎn)品形式：自2009年收購了德國SiC晶圓廠商SiCrystal公司以來，羅姆構(gòu)筑了從SiC襯底外延晶圓到封裝的“一條龍”生產(chǎn)體制，目前已實現(xiàn)了以裸芯片、分立器件和模塊等各種形態(tài)向半導(dǎo)體制造商、模塊廠商、Tier1廠商以及應(yīng)用產(chǎn)品制造商供貨，從而促進(jìn)SiC的普及，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會做出貢獻(xiàn)。

③ 加強(qiáng)生產(chǎn)體系建設(shè)：不僅是元器件開發(fā)，羅姆還致力于晶圓的大口徑化以及先進(jìn)設(shè)備帶來的生產(chǎn)效率提升，在性能、品質(zhì)和穩(wěn)定供貨上，實現(xiàn)與同行業(yè)其他公司的差別化。

值得一提的是，羅姆于2025年最新推出4in1及6in1結(jié)構(gòu)的SiC塑封型模塊“HSDIP20”。該系列產(chǎn)品非常適用于xEV（電動汽車）車載充電器（以下簡稱“OBC”）的PFC和LLC轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用。HSDIP20的產(chǎn)品陣容包括750V耐壓的6款機(jī)型（BSTxxx1P4K01）和1200V耐壓的7款機(jī)型（BSTxxx2P4K01）。通過將各種大功率應(yīng)用的電路中所需的基本電路集成到小型模塊封裝中，可有效減少客戶的設(shè)計時間，而且有助于實現(xiàn)OBC等應(yīng)用中電力變換電路的小型化。

羅姆4in1及6in1結(jié)構(gòu)的SiC塑封型模塊“HSDIP20”

在氮化鎵產(chǎn)品方面：

羅姆于2023年4月將650V耐壓的第1代GaN HEMT投入量產(chǎn)，并于2023年7月將柵極驅(qū)動器和650V耐壓GaN HEMT一體化封裝的Power Stage IC投入量產(chǎn)。此外，為了應(yīng)對大功率應(yīng)用中的進(jìn)一步小型、高效率化的市場要求，羅姆采取在以往的DFN8080封裝基礎(chǔ)上追加的形式來強(qiáng)化650V GaN HEMT的封裝陣容。在TOLL封裝中內(nèi)置第2代元件并實現(xiàn)產(chǎn)品化。2025年2月，TOLL（TO-LeadLess）封裝650V耐壓GaN HEMT“GNP2070TD-Z”投入量產(chǎn)，并被先進(jìn)的日本電子元器件、電池和電源制造商村田制作所Murata Power Solutions的AI（人工智能）服務(wù)器電源采用。

同時，羅姆充分發(fā)揮其在硅半導(dǎo)體和SiC隔離型柵極驅(qū)動器IC開發(fā)過程中積累的技術(shù)優(yōu)勢，積極開發(fā)專為GaN器件驅(qū)動而優(yōu)化的隔離型柵極驅(qū)動器IC。其中，2025年推出首款適用于600V耐壓GaN HEMT驅(qū)動的隔離型柵極驅(qū)動器IC“BM6GD11BFJ-LB”，可使GaN器件在高頻、高速開關(guān)過程中實現(xiàn)更穩(wěn)定的驅(qū)動，有助于電機(jī)和服務(wù)器電源等大電流應(yīng)用進(jìn)一步縮減體積并提高效率。

羅姆TOLL封裝650V耐壓GaN HEMT“GNP2070TD-Z”

羅姆在GaN的開發(fā)與量產(chǎn)方面，已與眾多合作伙伴建立了多樣化的合作關(guān)系。2024年，羅姆與臺積公司在車載氮化鎵功率器件領(lǐng)域建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。此次的合作關(guān)系是基于羅姆與臺積公司在氮化鎵功率器件領(lǐng)域的合作歷史建立起來的。

羅姆與臺積公司在車載氮化鎵功率器件領(lǐng)域建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系

2023年，羅姆采用臺積公司的650V耐壓GaN HEMT工藝，推出了屬于羅姆EcoGaN™系列的新產(chǎn)品，產(chǎn)品已被用于包括Delta Electronics, Inc.旗下品牌Innergie的45W AC適配器“C4 Duo”在內(nèi)的眾多消費電子和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。通過該合作關(guān)系，雙方將致力于將羅姆的氮化鎵器件開發(fā)技術(shù)與臺積公司業(yè)界先進(jìn)的GaN-on-Silicon工藝技術(shù)優(yōu)勢結(jié)合起來，滿足市場對高耐壓和高頻特性優(yōu)異的功率元器件日益增長的需求。在該合作關(guān)系基礎(chǔ)上，羅姆還將通過提供包括可更大程度地激發(fā)氮化鎵性能的控制IC在內(nèi)的、易用的氮化鎵解決方案，來促進(jìn)氮化鎵功率器件在車載應(yīng)用領(lǐng)域的普及。

羅姆的EcoGaN™被臺達(dá)電子Innergie品牌的45W輸出AC適配器“C4 Duo”采用

此外，羅姆還計劃與半導(dǎo)體后道工序供應(yīng)商（OSAT）擁有豐富業(yè)績的日月新半導(dǎo)體（威海）有限公司合作生產(chǎn)車載GaN器件。預(yù)計從2026年起，GaN器件在汽車領(lǐng)域的普及速度將會加快，羅姆計劃在加強(qiáng)內(nèi)部開發(fā)的同時，進(jìn)一步加深與這些合作伙伴之間的關(guān)系，以加快車載GaN器件投入市場的速度。

2025年，羅姆與馬自達(dá)開始聯(lián)合開發(fā)采用下一代半導(dǎo)體技術(shù)——氮化鎵（GaN）功率半導(dǎo)體的汽車零部件。馬自達(dá)與羅姆自2022年起，在“針對電驅(qū)動單元的開發(fā)與生產(chǎn)合作體系”中，一直在推進(jìn)搭載碳化硅（SiC）功率半導(dǎo)體的逆變器的聯(lián)合開發(fā)。此次，雙方又著手開發(fā)采用GaN功率半導(dǎo)體的汽車零部件，旨在為下一代電動汽車打造創(chuàng)新型汽車零部件。GaN作為下一代功率半導(dǎo)體材料備受矚目，與傳統(tǒng)的硅（Si）基功率半導(dǎo)體相比，其不僅能夠抑制功率轉(zhuǎn)換過程中的損耗，還可高頻驅(qū)動，有助于實現(xiàn)產(chǎn)品的小型化。雙方將充分利用這些特點，將其轉(zhuǎn)化為整車的總布置、輕量化及設(shè)計方面的創(chuàng)新型解決方案。雙方計劃在2025年度內(nèi)將這一理念落地，并通過Demo車進(jìn)行試驗，力爭在2027年度投入實際應(yīng)用。

電源網(wǎng)：如今AI數(shù)據(jù)中心的電源功率越來越大，功率密度越來越高，您認(rèn)為寬禁帶半導(dǎo)體器件大規(guī)模應(yīng)用面臨著哪些挑戰(zhàn)？

羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心副總經(jīng)理 周勁：近年來，隨著AI（人工智能）和AR（增強(qiáng)現(xiàn)實）等在IoT領(lǐng)域的發(fā)展，數(shù)據(jù)通信量在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)持續(xù)增加趨勢。其中，據(jù)說使用AI進(jìn)行一次查詢所消耗的電量比普通的網(wǎng)頁搜索要高數(shù)倍，這就迫切需要為處理這些查詢的高速運算設(shè)備等供電的AI服務(wù)器電源進(jìn)一步提高效率。另一方面，具有低導(dǎo)通電阻和高速開關(guān)特性的GaN器件因其有助于電源的高效率工作和外圍元器件（如電源電路中使用的電感器等）的小型化而備受矚目。

2025年2月，羅姆的650V耐壓、TOLL封裝的EcoGaN™ 產(chǎn)品GaN HEMT，被先進(jìn)的日本電子元器件、電池和電源制造商村田制作所Murata Power Solutions的AI（人工智能）服務(wù)器電源采用。羅姆的GaN HEMT具有低損耗工作和高速開關(guān)性能，助力Murata Power Solutions的AI服務(wù)器5.5kW輸出電源單元實現(xiàn)小型化和高效率工作。預(yù)計該電源單元將于2025年開始量產(chǎn)。

注：EcoGaN™是通過更大程度地發(fā)揮GaN的性能，助力應(yīng)用產(chǎn)品進(jìn)一步節(jié)能和小型化的羅姆GaN器件，該系列產(chǎn)品有助于應(yīng)用產(chǎn)品進(jìn)一步降低功耗、實現(xiàn)外圍元器件的小型化、減少設(shè)計工時和元器件數(shù)量等。

?EcoGaN™是ROHM Co., Ltd.的商標(biāo)或注冊商標(biāo)。

電源網(wǎng)：在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下，羅姆將會如何助推中國電子產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)性升級？推進(jìn)全球可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)步？

羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心副總經(jīng)理 周勁：羅姆基于2021年制定的“2050環(huán)境愿景”，在日本和海外集團(tuán)公司同時推進(jìn)實施環(huán)境管理舉措，努力通過業(yè)務(wù)活動減輕環(huán)境負(fù)荷，致力于實現(xiàn)“碳中和”和“零排放”。羅姆還加入了國際企業(yè)倡議RE100（100% Renewable Electricity），并正在分階段提高可再生能源的使用比例，目標(biāo)是到2050年100%使用可再生能源。