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【回顾与展望】罗姆领先SiC技术助力新基建

2021-01-19
作者:毕晓东
来源:ChinaAET
关键词: 新基建 5G 充电桩 罗姆

        编者按自2018年12月被首次提出以来,“新基建”持续升温。进入2020年,随着国家层面对新型基础设施建设的密集推动与部署,“新基建”迎来风口。新基建所囊括的各领域发展都受到广泛关注。作为现代电子信息技术发展的基础和关键,半导体和集成电路产业对于新型基础设施建设至关重要。“新基建”如火如荼,对半导体行业带来了哪些机遇和挑战?2021年的新基建将有哪些新的特点?对半导体领域的技术发展有哪些促进和拉动?为此, ChinaAET专访了多家半导体企业,请他们谈一谈新基建的“芯”动力。

         

        “新基建”涉及了多个不同的应用领域,但其中几个重要领域,如5G基础设施、特高压、轨道交通、新能源充电桩等的建设,都对功率器件、模拟器件以及电源管理IC有着大量的需求。同时,这些领域还都对电子元器件有一项共同的需求——高的质量品质。有一家历史悠久的半导体企业,奉行的企业理念是“产品质量第一”,那就是罗姆(ROHM)。对于“新基建”,ROHM有哪些观点?日前,罗姆半导体(深圳)有限公司技术中心高级经理苏勇锦先生接受了ChinaAET专访,深入介绍了罗姆对于新基建主要领域的分析和解读。

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罗姆半导体(深圳)有限公司技术中心高级经理苏勇锦


5G基础设施建设

        苏勇锦介绍,在5G通信中,除了基带单元之外,还有被称为“远程无线电头(RHH)”的单元,这种单元在每个基带单元上都会附有几个,负责转换RF信号等。由于“远程无线电头(RRH)”中配备了大量通信用的阵列天线,因此用来放大功率的传感器放大器和用来进行高级控制的电流检测用分流电阻器等通用产品的需求日益增长。

        此外,在基带单元中,对ROHM先进的功率元器件和模拟元器件的需求与日俱增。尽管各国所使用的频段各不相同,但与4G通信相比,5G通信通常是在高频段进行的,因此业内正在研究能够高效率且高频工作的SiC和GaN等功率元器件的应用。另外,基带单元的设计中,通过电源部分的设计来节能的做法增加。这是因为5G通信的基站比4G通信多,尤其需要减少基站外围的功耗。ROHM的电源IC系列产品采用ROHM自有的模拟技术,可高效率工作,非常有助于基带单元的进一步节能,因此各通信设备制造商已经开始评估采用。

        苏勇锦表示,ROHM将继续为不断增长的市场开发电源、模拟和标准产品领域的高附加值产品,同时,将继续加强晶体管、二极管和电阻器等通用元器件的制造和生产能力,致力于确保长期稳定的供应。

新能源汽车充电桩

        苏勇锦介绍,充电桩的主要发展趋势包括大功率和双向充电。

        在大功率方面,通过将充电桩的功率从以往的120 kW提高到300 kW,可以大大缩短充电时间。相应地,控制用的功率元器件也需要具有更高的耐压能力,比如从以往的400 V提到1000 V。为了提高功率元器件的耐压,比起IGBT,通常更多使用SiC或Si超级结MOSFET。特别是ROHM正在开发中的第四代SiC MOSFET,耐压能力高达1000 V以上,特性变化受温度影响较小,并且损耗更低,因此有助于提高充电桩的效率并进一步节能。

        关于第二个发展趋势双向充电,作为智能电网的一部分,V2H(Vehicle to Home,由车辆向家庭供电)和V2G(Vehicle to Grid,由车辆向电网供电)等双向充电桩开始普及。

        在双向充电的情况下,要求功率元器件要在比当前主流的单向充电方式更高的频率范围工作。ROHM正在开发中的第四代SiC MOSFET能够高速开关。因此不仅可以在高频范围工作,而且还有助于线圈的小型化,是双向充电桩的理想选择。

特高压和轨道交通

        苏勇锦介绍到,在特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩这三种电力设施中,特高压、城际高速铁路和城市轨道交通需要3.5 kV~6 kV的功率元器件,人们对采用SiC来实现节能和小型化寄以厚望。虽然不是主电源,但在辅助电源应用中已经开始采用SiC。ROHM目前重点发展的SiC产品适用于1000 V级车载和工业设备应用。作为长期生产模拟IC产品的制造商,ROHM不仅可以提供SiC单品,还可以配套提供电源和模拟相结合的解决方案。

        例如,2015年,ROHM面向工业设备用的辅助电源,开发出用来驱动SiC MOSFET的高耐压、低损耗AC/DC转换器控制IC。在2019年,ROHM开发出第一款内置SiC MOSFET的AC/DC转换器IC,促进了SiC在工业设备中的应用。此外,在充电桩领域,ROHM通过提供使用了SiC MOSFET、栅极驱动器和分流电阻的电流检测系统,为构建高效和安全的系统贡献力量。这些综合解决方案已经获得了高度好评。

        苏勇锦介绍,在汽车和工业设备领域,ROHM正在积极展开行动,最近面向中国的新能源汽车,与驱动领域的领军企业——臻驱科技合作成立了联合实验室,以开发搭载SiC的车载逆变器;还与德国大陆集团纬湃科技建立了开发合作伙伴关系。

        苏勇锦表示,关于GaN,我们认为GaN在耐压100 V~600 V左右的范围有望普及。其应用包括耐压600 V的车载充电器,耐压100 V的话,适用48 V服务器以及车载电源领域。ROHM目前正在面向这些领域开发GaN产品。GaN的某些性质只有在高频下才会发挥出其优点,因此GaN器件的驱动变得非常重要。ROHM也在开发用于驱动GaN的驱动器,并且通过将LSI驱动器和GaN配套发布,与仅开发GaN器件的同行业公司相比实现差别化。

 


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