Circuitos integrados

Tecnología de circuito integrado de control para dispositivos de GaN

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La tecnología de circuito integrado de control de muy alta velocidad de ROHM maximiza el rendimiento de los dispositivos de GaN y de otros dispositivos de conmutación de alta velocidad. Aunque la adopción de los dispositivos de GaN se ha extendido en los últimos años debido a sus características superiores de conmutación de alta velocidad, la velocidad de los circuito integrado de control, que son los responsables de dirigir el accionamiento de estos dispositivos, está plateando importantes desafíos.

En respuesta a esta situación, ROHM ha perfeccionado aún más su tecnología de control por impulsos de muy alta velocidad Nano Pulse Control™. Esta tecnología se creó para circuitos integrados de alimentación, y con ella se consiguió mejorar significativamente la anchura de impulsos de control de los 9 ns convencionales a los 2 ns (el mejor valor de la industria)*. El aprovechamiento de esta tecnología ha permitido a ROHM crear su tecnología de circuito integrado de control de muy alta velocidad que maximiza el rendimiento de los dispositivos de GaN.

Cuando el objetivo es miniaturizar el circuito de fuente de alimentación, es necesario reducir el tamaño de los componentes periféricos mediante la conmutación de alta velocidad. Para conseguirlo se necesita un circuito integrado de control que pueda aprovechar la potencia de accionamiento de los dispositivos de conmutación de alta velocidad, como los dispositivos de GaN.

Para proponer soluciones que incluyan componentes periféricos, ROHM ha creado una tecnología de circuito integrado de control de muy alta velocidad optimizada para dispositivos de GaN utilizando la tecnología patentada de fuente de alimentación analógica Nano Pulse Control™.

ROHM está trabajando actualmente para comercializar circuitos integrados de control que utilicen esta tecnología, y los planes incluyen iniciar el envío de muestras del circuito integrado de control CC-CC de 100 V y 1 canal en la segunda mitad de 2023. Se espera que su uso combinado con los dispositivos de GaN de ROHM (serie EcoGaN™) dé como resultado un importante ahorro energético y una miniaturización en diversas aplicaciones, como estaciones base, centros de datos, equipos de FA (automatización de fábricas) y drones.

En el futuro, ROHM seguirá desarrollando productos que ayuden a resolver problemas sociales mediante la búsqueda de una mayor facilidad de uso en aplicaciones centradas en sus amplios conocimientos en tecnología analógica.

Profesor Yusuke Mori, Escuela de Estudios de Postgrado en Ingeniería, Universidad de Osaka
«El GaN ha sido objeto de gran expectación durante muchos años como material semiconductor de potencia que puede lograr ahorros energéticos. No obstante, también presenta algunos obstáculos como la calidad y el coste. En estas circunstancias, ROHM ha creado un sistema de producción en serie de dispositivos de GaN que ofrece una mayor fiabilidad, al mismo tiempo que desarrolla circuitos integrados de control capaces de maximizar su rendimiento. Esto representa un gran paso hacia una adopción más extendida de los dispositivos de GaN. Para demostrar realmente el rendimiento de los semiconductores de potencia, es necesario vincular orgánicamente cada tecnología, como las obleas, los dispositivos, los circuitos integrados de control y los módulos. En este campo, Japón alberga la sede de muchas empresas punteras, entre las que se incluye ROHM. Espero contribuir a lograr una sociedad descarbonizada colaborando con nuestra tecnología de obleas de GaN on GaN y los dispositivos de ROHM, así como los circuitos integrados de control y los módulos».

Tecnología de circuito integrado de control
La nueva tecnología de circuito integrado de control de ROHM incorpora Nano Pulse Control™. Esta tecnología se ha creado mediante la combinación de la experiencia en diseño analógico avanzado que abarca el diseño de circuitos, los procesos y la disposición utilizando el sistema de producción integrado verticalmente de ROHM.

Esto reduce significativamente la anchura mínima de impulsos de control de los circuito integrado de control de los 9 ns convencionales a los 2 ns utilizando una configuración de circuito única, lo que permite una reducción desde tensiones altas de hasta 60 V a tensiones bajas de hasta 0,6 V con un único circuito integrado de fuente de alimentación en aplicaciones de 24 V y 48 V.

Además, la compatibilidad con componentes periféricos de accionamiento más pequeños para la conmutación de alta frecuencia de los dispositivos de GaN reduce el área de montaje en aproximadamente un 86 % frente a las soluciones convencionales cuando se combina con un circuito de fuente de alimentación EcoGaN™.

Nano Pulse Control™
La tecnología de control por impulsos de muy alta velocidad de ROHM logra un tiempo de encendido (ancho de control del circuito integrado de alimentación eléctrica) del orden de nanosegundos (ns), lo que hace posible la conversión de altas a bajas tensiones utilizando un solo circuito integrado, a diferencia de las soluciones convencionales que requieren 2 o más circuitos integrados de alimentación eléctrica.

Más información

EcoGaN™
Es la nueva gama de dispositivos de GaN de ROHM que contribuyen al ahorro de energía y a la miniaturización al maximizar la baja resistencia en conducción y las características de conmutación de alta velocidad del GaN para lograr un menor consumo de energía en las aplicaciones, unos componentes periféricos más pequeños y diseños más sencillos que requieren menos piezas.

*EcoGaN™ y Nano Pulse Control™ son marcas comerciales o marcas registradas de ROHM Co., Ltd.
*Estudio de ROHM, 21 de marzo de 2023

Catedrático Yusuke Mori
Después de su etapa como profesor asociado en la Escuela de Estudios de Postgrado en Ingeniería de la Universidad de Osaka, se convirtió en catedrático (en el mismo departamento) en 2007. Allí se dedicó durante muchos años a la investigación y el desarrollo del crecimiento del cristal de GaN, al tiempo que creaba la tecnología de producción masiva de cristal.

Actualmente, para promover la implementación social de los dispositivos de GaN, trabaja en la mejora de la calidad de la tecnología de obleas de GaN on GaN, necesaria para formar transistores GaN en sustratos de GaN. Líder en la investigación aplicada de la tecnología de GaN, también participa en colaboraciones entre la industria y el mundo académico con numerosas empresas.

En 2008 recibió la Mención de Ciencia y Tecnología del Ministerio de Educación, Cultura, Deporte, Ciencia y Tecnología, y recientemente ha recibido la Mención Nacional a la Invención 2022 «Premio de Estímulo a la Invención de Creación Futura», así como el 13.º «Premio al Logro en Electrónica de Semiconductores Compuestos» (Premio Isamu Akasaki).

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