～關于“Power Eco Family”～

1. 前言

近年來，全球耗電量逐年增加，在工業和交通運輸領域的增長尤為顯著。另外，以化石燃料為基礎的火力發電和經濟活動所產生的CO2（二氧化碳）排放量增加已成為嚴重的社會問題。因此，為了實現零碳社會，努力提高能源利用效率并實現碳中和已成為全球共同的目標。

在這種背景下，羅姆致力于通過電子技術解決社會問題，專注于開發在大功率應用中可提升效率的關鍵——功率半導體，并提供相關的電源解決方案。本白皮書將通過“Power Eco Family”的品牌理念，介紹為構建應用生態系統做出貢獻的羅姆功率半導體以及相關的舉措。

2. 市場需求和羅姆的舉措

近年來，隨著電動汽車、能量收集等眾多領域用電量的快速增長，對于各類應用中配備的電源系統，要求實現高效率化、小型化、輕量化等性能提升。因此，要求功率半導體也要具有更高的性能和更強的嚴苛環境適用性。具體而言，就是要具備高速開關性能、低損耗和出色的散熱性能等特性。同時，功率半導體的應用范圍也在不斷擴大，需求量也與日俱增。

多年來，羅姆在功率半導體領域積累了豐富的專業經驗和技術實力，其中包括于全球首家*實現了SiC（碳化硅） MOSFET的量產。另外，預計相關產品的市場需求會進一步擴大，羅姆也在不斷開拓新的產品領域，比如將作為下一代半導體與SiC同樣備受關注的GaN（氮化鎵）產品投入量產。下圖1中列出了羅姆功率半導體對應的功率容量（縱軸）和工作頻率（橫軸）范圍。長期以來一直被用作半導體材料的Si（硅），其相應的功率半導體包括“EcoMOS?”和“EcoIGBT?”。另外，新一代半導體SiC元器件“EcoSiC?”覆蓋需要超高耐壓和高速開關的領域；而GaN器件“EcoGaN?”則覆蓋需要超高速開關的領域。羅姆將這四大產品群統稱為“Power Eco Family”，并通過助力提高應用產品的性能來為構建應用生態系統做出貢獻。下面將按品牌分別進行介紹。

*截至2025年1月 羅姆調查數據

圖1：Power Eco Family產品群在不同功率容量×工作頻率范圍的分布圖

?“EcoSiC?”、“EcoGaN?”、“EcoIGBT?”及“EcoMOS?”是ROHM Co., Ltd.的商標或注冊商標。

3. 組成“Power Eco Family”的四大品牌

3-1. 關于EcoSiC?

EcoSiC?是采用了因性能優于Si而在功率元器件領域備受關注的SiC的元器件品牌。

羅姆自2010年在全球率先實現SiC MOSFET的量產以來，已經自主開發了從SiC晶圓制造到元器件結構、制造工藝、封裝和品質管理方法等SiC元器件所需的各種技術。另外，羅姆還提供各種形式的SiC元器件，其中包括SiC裸芯片、SiC SBD和SiC MOSFET等分立器件以及SiC模塊。不僅如此，為滿足SiC市場不斷擴大的需求，羅姆于2023年開始生產8英寸襯底，并計劃從2025年開始量產并銷售相應的元器件。在日本宮崎縣國富町新建的宮崎第二工廠中，一部分生產線已正式進入試作稼動階段。該工廠通過收購另一家公司以前的工廠建筑以及無塵室，實現了快速有效的投資，還獲得了日本經濟產業省的支持。羅姆正在通過這些努力，不斷增強滿足快速增長的SiC市場需求的能力。

在車載設備領域，xEV牽引逆變器對SiC的需求增長最快，SiC產品在其中的應用加速。例如，2024年8月，吉利的高端電動汽車品牌“ZEEKR”的牽引逆變器采用了羅姆的裸芯片。另外，羅姆還專注于模塊開發，推出了非常適合驅動牽引逆變器的封裝型SiC模塊TRCDRIVE pack?。TRCDRIVE pack?實現了業界超高的功率密度，有助于逆變器的小型輕量化，法雷奧的下一代逆變器已經計劃采用（圖2）。綜上所述，羅姆的EcoGaN?因具備業界先進的元器件技術、靈活的商業模式和穩定的供應體系等優勢，而獲得了客戶高度好評，并已斬獲全球130多家公司的Design Win（贏得設計）。

圖2：實現了業界超高功率密度的TRCDRIVE pack?

?“TRCDRIVE pack?”是ROHM Co., Ltd.的商標或注冊商標。

在工業設備領域，羅姆還面向PV逆變器（太陽能發電逆變器）、EV充電樁、DC-DC轉換器等應用積極擴展產品陣容。目前正在開發1,500V系統用的2kV耐壓SiC MOSFET，并計劃繼續增強對高電壓工業設備應用的支持力度。關于SiC SBD，羅姆已經擁有650V～1,700V分立或裸芯片的產品陣容，相關產品不僅在光伏逆變器應用中被廣泛采用，在電動汽車充電樁的PFC單元等應用中也已被越來越多地采用。此外，在工業設備領域，羅姆還正在加速建立向模塊制造商提供SiC裸芯片的商業模式，例如，加強與賽米控丹佛斯在車載設備和工業設備領域的合作，并已經開始為其提供SiC和IGBT裸芯片。

在產品開發方面，羅姆正在進行下一代即第5代SiC MOSFET開發，計劃于2025年發布。與當前第4代產品相比，第5代在高溫條件下工作時的導通電阻預計會降低約30%，有助于進一步提高效率。另外，羅姆還通過縮短下一代產品的開發周期，來快速響應市場變化并滿足市場需求。

?適用應用示例

工業設備：光伏逆變器、UPS（不間斷電源）、EV充電樁、DC-DC轉換器

車載設備：牽引逆變器、輔助逆變器、OBC（車載充電器）、DC-DC轉換器

?EcoSiC?相關頁面

EcoSiC?產品介紹頁面

EcoSiC?相關的新聞稿一覽

3-2. 關于EcoGaN?

EcoGaN?是通過更大程度地發揮GaN的性能，助力應用產品進一步節能和小型化的羅姆 GaN器件，該系列產品有助于應用產品進一步降低功耗、實現外圍元器件的小型化、減少設計工時和元器件數量等。該品牌不僅包括GaN HEMT單品，還包括內置控制器的、搭載了GaN的 IC等產品。另外，EcoGaN?旨在成為“易用的GaN器件”，并促進GaN在各種應用中的使用。這有助于應用產品實現高效率工作，進而為實現無碳社會做出貢獻。

2022年羅姆的第一個EcoGaN?產品系列150V耐壓GaN HEMT實現量產，2023年實現業界超高器件性能（RDS（ON）×Ciss / RDS（ON）×Coss）的650V耐壓GaN HEMT投入量產。該產品已經被臺達電子旗下品牌Innergie的“C4 Duo”、“C10 Duo”等AC適配器采用，為AC適配器的小型化和高效率工作做出了貢獻。

與Si器件相比，GaN器件可以提高應用產品的效率并實現電感器和散熱器件等的小型化，但其柵極驅動很難，而且處理難度之高已成為阻礙其普及的一個障礙。羅姆不僅提高了GaN HEMT單品的性能，還致力于將其與融入羅姆擅長的模擬技術優勢的LSI相結合，實現“易用的GaN”。將650V耐壓GaN HEMT和柵極驅動器等元器件一體化封裝的Power Stage IC（SiP：System in Package）“BM3G0xxMUV-LB”就是第一款根據該理念開發并實現量產的產品（圖3）。該產品可輕松替換現有的Si MOSFET，而且可使器件體積減少約99%，功率損耗減少約55%。未來，羅姆還計劃開發采用超高速脈沖控制技術“Nano Pulse Control?”的GaN驅動用控制器IC等產品，通過普及“易用的GaN器件”，為進一步提高電源效率貢獻力量。此外，羅姆還計劃將配備功率因數校正電路（PFC）的Power Stage IC和配備半橋電路的產品投入量產，預計到2026年，羅姆將可以提供集GaN HEMT、柵極驅動器IC和控制器IC于一體的綜合解決方案。另外，在EcoGaN?特設頁面（英文）中，會發布包括正在開發中的產品在內的最新EcoGaN?解決方案信息。

預計GaN器件市場將在本世紀20年代后半期快速增長，并有望被廣泛用于車載領域的OBC等應用。在車載GaN器件的開發和量產方面，羅姆計劃通過各種舉措，比如與臺積（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited，TSMC）建立合作伙伴關系、靈活利用代工廠和OSAT，來加快推出車載GaN器件的速度。

圖3：Power Stage IC的優勢

?適用應用示例

工業設備：服務器電源、基站電源

消費電子：AC適配器（USB充電器）、無線路由器

車載設備*：OBC（車載充電器）、DC-DC轉換器

*車載設備用的產品目前正在開發中，計劃于2026年發布。

?EcoSiC?相關頁面

EcoGaN?產品介紹頁面

EcoGaN?相關的新聞稿一覽

EcoGaN?特設頁面（英文）

?“Nano Pulse Control?”是ROHM Co., Ltd.的商標或注冊商標。

3-3. 關于EcoIGBT?

EcoIGBT?是羅姆開發的非常適用于功率元器件領域對耐壓能力要求高的應用的IGBT，是包括器件和模塊在內的品牌名稱。目前，IGBT的性價比優于SiC MOSFET，因此在注重成本的大功率應用和不要求小型化的應用中，其需求量依然很高，羅姆預計未來IGBT市場將會繼續擴大，因此正在推進相關的技術開發。

羅姆于2010年開始IGBT的研發，并于2012年開始量產。目前，已經在包括日本滋賀工廠在內的多個生產基地實施生產。2024年，羅姆推出了最新一代（第4代）IGBT產品——1,200V耐壓的“RGA系列”（圖4）。該產品實現了業界超高特性，與以往產品相比，功率損耗減少了35%，短路耐受時間提高到10μs，因此已被車載電動壓縮機和工業逆變器等應用采用或考慮采用。另外該產品已經被用于賽米控丹佛斯的電源模塊。

對于IGBT而言，優化特定應用所需的特性非常重要。例如，汽車空調的電動壓縮機用的產品注重短路耐受能力，光伏逆變器等用的產品則需要減少開關損耗。羅姆為了很好地平衡這些產品特性，正在根據應用需求對器件結構和雜質濃度等進行精細調整，以設計出滿足客戶需求的產品。未來，羅姆計劃推出650V耐壓的“RGE系列”和“RGH系列”等新產品，以滿足眾多應用（比如車載OBC、光伏逆變器等工業設備和空調等消費電子產品）的需求。另外，羅姆還致力于開拓將IGBT和柵極驅動器IC相結合的IPM（智能功率模塊）市場，通過功率損耗和噪聲更低的產品，增強在IPM市場的競爭力。

羅姆也已經著手開發第5代IGBT，目標是在2026年到2027年發布相關新產品。第5代產品不是現有技術的延伸，而是旨在通過采用新的器件結構來進一步提高性能。關于IGBT市場，雖然有SiC元器件普及所帶來的影響，但羅姆認為工業設備和車載設備為主的市場將會持續增長，因此計劃在未來繼續擴大EcoIGBT?的產品陣容。

圖4：三相逆變器采用第4代IGBT“RGA系列”和以往普通產品時的比較

?適用應用示例

工業設備：工業逆變器、工業機器人

消費電子：空調、冰箱、洗衣機

車載設備：車載電動壓縮機、輔助逆變器、車載HV加熱器、OBC（車載充電器）

?EcoSiC?相關頁面

EcoIGBT?產品介紹頁面

EcoIGBT?相關的新聞稿一覽

EcoIGBT?快速搜索頁面（場截止結構的產品）

3-4. 關于EcoMOS?

EcoMOS?是羅姆開發的非常適用于功率元器件領域對耐壓能力要求高的應用的耐壓600V以上的Si MOSFET，是包括器件和模塊在內的品牌名稱。EcoMOS?采用的是在保持耐壓能力的同時可降低導通電阻（RDS（ON））并減少柵極電荷（Qg）的超級結（Super Junction）技術。

EcoMOS?適用于冰箱、電動汽車充電樁和服務器電源等眾多應用。由于這些產品有很多參數（比如重視噪聲性能或開關性能等不同性能的參數），羅姆提供的產品陣容中產品豐富，客戶可以根據應用需求靈活選擇。例如，與普通產品相比，開關損耗減少約30%且實現了低噪聲特性的“R60xxRNx”系列，非常適用于冰箱和換氣扇等注重噪聲性能的小型電機驅動應用。另外，存在權衡關系的反向恢復時間（trr）和導通電阻（RDS（ON））同時得到改善、開關損耗比普通產品低約17%的“R60xxVNx”系列，非常適用于處理大功率的電動汽車充電樁和服務器等的電源電路，以及日益普及的變頻空調等的電機驅動應用（圖5）。

圖5：R60xxVNx系列與普通產品的開關損耗比較

?適用應用示例

工業設備：電動汽車充電樁、光伏逆變器、服務器

消費電子：空調、冰箱、換氣扇

?EcoMOS?相關頁面

EcoMOS?產品介紹頁面

EcoMOS?相關的新聞稿一覽

Super Junction MOSFET特設頁面

4. 結語

本文介紹了組成“Power Eco Family”的四大品牌。羅姆對每一個品牌都非常注重產品開發速度、應用產品設計過程中的支持體系強化以及穩定供應等，并會考慮合作生產和聯合開發等方式。通過助力應用產品的節能和小型化，為減少全球的耗電量和產品用材量貢獻力量；并通過與所有利益相關者共同擴大“Power Eco Family”，為創建應用生態系統做出貢獻。

?文中的所有內容均為截至2025年1月的信息。

審核編輯 黃宇