로옴 주식회사 (본사 : 교토)는 초고속으로 GaN 디바이스를 구동하는 게이트 드라이버 IC 「BD2311NVX-LB」를 개발하였습니다.
신제품은 나노초 (ns)의 게이트 구동 속도를 실현하여, GaN 디바이스를 고속으로 스위칭시킬 수 있습니다. 이러한 특성은 GaN 디바이스에 대한 충분한 이해를 바탕으로 게이트 드라이버 IC의 성능 향상을 추구함으로써 실현할 수 있었습니다. 최소 게이트 입력 펄스 폭 1.25ns의 고속 스위칭을 통해 어플리케이션의 소형화, 저전력화, 고성능화에 기여합니다.
또한, 독자적인 구동 방식을 채용함으로써, 기존에는 실현이 어려웠던 게이트 입력 파형의 오버슈트※1를 억제하는 기능도 탑재하여, 과전압 입력으로 인한 GaN 디바이스의 고장을 방지합니다. 로옴의 EcoGaN™과 함께 구성하면, 세트 설계가 용이해짐과 동시에 어플리케이션의 신뢰성 향상에도 기여합니다. 그리고, 어플리케이션의 다양한 요구에 대해서도 게이트 저항을 조정함으로써, 최적의 GaN 디바이스를 선정할 수 있습니다.
신제품은 2023년 9월부터 양산을 개시 (샘플 가격 : 900엔 / 개, 세금 불포함)하였습니다. 또한, 온라인 판매도 개시하여 Chip 1 Stop, CoreStaff 등 온라인 부품 유통 사이트에서 구입이 가능합니다.
로옴은 저전력 및 소형화에 기여하는 GaN 디바이스를 「EcoGaN™」 라인업으로 구비하여 제공하고 있으며, 이러한 GaN 디바이스의 성능을 최대화시키는 게이트 드라이버 IC를 조합한 파워 솔루션을 제공함으로써 지속 가능한 사회에 기여할 수 있도록 노력하고 있습니다.
대만 국립 중앙 대학 전기공학과 Yue-ming Hsin 교수
GaN 디바이스는 실리콘보다 고주파 영역에서의 성능이 우수한 소재로서 주목받고 있습니다. 파워 스위칭 어플리케이션, 특히 DC-DC 및 AC-DC 컨버터에 있어서는 GaN 디바이스가 지닌 고주파 특성을 통해 전력 밀도를 향상시켜 회로의 소형화, 저전력화에 기여할 수 있습니다.
이러한 GaN 디바이스의 성능을 최대화시키기 위해서는 GaN HEMT※2의 낮은 구동 전압을 고려하여 고속 스위칭을 실현하는 게이트 드라이버 IC가 반드시 필요합니다. 이에 따라, 드라이버 구동 기술을 통해 GaN 디바이스의 성능을 최대화시키는 로옴에 주목하여, 공동 연구중인 Yu-Chen Liu 교수 (국립 타이페이 과학기술 대학), Chin Hsia 교수 (장겅 대학)와 함께 로옴의 게이트 드라이버 IC, BD2311NVX의 테스트를 실시하였습니다.
그 결과, BD2311NVX는 다른 드라이버 IC에 비해, 강압 및 승압 컨버터의 1MHz 스위칭 주파수에서의 Turn-on 시간이 짧아, 스위칭 노이즈가 작다는 것을 확인하였습니다.
이와 같이 드라이버 IC의 Turn-on 시간 단축으로 GaN의 메리트인 스위칭 손실 저감 특성을 최대한으로 발휘시킬 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 또한, 전원 및 드라이버 등의 아날로그 기술에서도 강점을 지닌 로옴의 GaN 솔루션을 기대하고 있습니다.
＜배경＞
최근 IoT 기기의 증가에 따라 수요가 확대되고 있는 서버 시스템 등에서, 전원부의 전력 변환 효율 향상이나 장치의 소형화가 중요한 사회적 과제로 대두되어, 파워 디바이스의 한차원 높은 진화가 요구되고 있습니다. 또한, 자동 운전뿐만 아니라 산업기기 및 사회 인프라 감시 용도 등에 채용되는 LiDAR※3의 경우, 인식 정밀도를 한층 더 향상시키기 위해 고속 펄스의 레이저 광 조사가 필요합니다.
이와 같은 어플리케이션에서는 고속 스위칭 디바이스의 사용이 필수이므로, 이를 가능하게 하는 GaN 디바이스의 성능을 최대화시키는 초고속 구동의 게이트 드라이버 IC를 개발하였습니다. 한층 더 소형의 WLCSP※4 제품도 개발하여 소형화에 기여합니다.
신제품 및 로옴의 150V GaN HEMT 「EcoGaN™」, 고출력 레이저 다이오드를 탑재한 LiDAR용 레퍼런스 디자인을 로옴 Web에서 공개하고 있습니다.
설계 시 참조하면, 개발 공수를 줄일 수 있습니다.
레퍼런스 디자인 품명 : REFLD002-1 (구형파 타입 회로) REFLD002-2 (공진 타입 회로)
＜EcoGaN™＞
EcoGaN™은 GaN의 성능을 최대화시킴으로써 어플리케이션의 저소비전력화와 주변 부품의 소형화, 설계 공수와 부품수 삭감을 모두 추구하여, 저전력 · 소형화에 기여하는 로옴의 GaN 디바이스입니다.
・EcoGaN™은 로옴 주식회사의 상표 또는 등록상표입니다.
＜Yue-ming Hsin 교수 프로필＞
1965년 대만 타이난 출생. 국립 중앙 대학에서 이학박사, 국립 교통 대학에서 석사 학위, 캘리포니아 대학 샌디에고에서 박사 학위 취득 (전기공학 전공). 현재 대만의 국립 중앙 대학 (NCU) 전기공학과 교수, Applied Physics Express (APEX) 및 Japanese Journal of Applied Physics (JJAP)의 해외 편집자. 연구 대상은 헤테로 구조 및 와이드 밴드갭 반도체를 바탕으로 하는 디바이스와 회로 개발.
・경력
1997년 뉴저지주 워런 소재 ANADIGICS, Inc. (현 Coherent Corp.) 입사.
무선 및 광 파이버 통신용 GaAs MESFET 및 pHEMT 개발
1998년 대만 국립 중앙 대학 전기공학부 입성
2004년~2005년 일리노이 대학 어바나 샴페인 (UIUC) 객원 교수
2016년~2017년 캘리포니아 대학 로스앤젤레스 (UCLA) 객원 교수
2019년~2022년 대만 국립 중앙 대학 (NCU) 광학 연구 센터 소장
＜용어 설명＞
※1 : 오버슈트
스위칭 ON / OFF 시에 규정을 초과하는 전압치가 순간적으로 발생하는 것.
※2 : GaN HEMT
GaN (질화갈륨 / 갈륨 나이트라이드)이란, 차세대 파워 디바이스에 사용되는 화합물 반도체 재료. 일반적인 반도체 재료인 실리콘 (Si)에 비해 물성이 우수하여, 고주파 특성을 활용한 채용이 시작되고 있다.
HEMT란, High Electron Mobility Transistor (고전자 이동도 트랜지스터)의 약칭이다.
※3 : LiDAR
LiDAR란, Light Detection and Ranging (빛을 통한 검출과 거리 측정)의 약자. 근적외광 및 가시광, 자외선을 사용하여 대상물에 빛을 조사하고, 그 반사광을 광센서로 검출하여 거리를 측정하는 리모트 센싱 (멀리 떨어진 위치에서 센서를 사용하여 검출) 방식.
※4 : WLCSP (Wafer Level Chip Scale Package)
웨이퍼 상태에서 단자의 형성 및 배선 등을 실시한 후, 다이싱 공정을 실시한 초소형 패키지. 웨이퍼의 다이싱 공정 후, 수지로 몰딩하여 단자 등을 형성하는 일반적인 패키지와 달리, 패키지 내부의 반도체 칩과 동일한 사이즈가 가능하므로, 패키지의 소형화가 가능하다.
GaN 디바이스의 성능을 최대화시키는 초고속 게이트 드라이버 IC 개발
업계 최고 수준※나노초의 게이트 구동을 통해
LiDAR, 데이터 센터 등의 소형화 및 저전력화에 기여
※2023년 9월 21일 현재 로옴 조사
2023년 9월 21일
＜개요＞
로옴 주식회사 (본사 : 교토)는 초고속으로 GaN 디바이스를 구동하는 게이트 드라이버 IC 「BD2311NVX-LB」를 개발하였습니다.
신제품은 나노초 (ns)의 게이트 구동 속도를 실현하여, GaN 디바이스를 고속으로 스위칭시킬 수 있습니다. 이러한 특성은 GaN 디바이스에 대한 충분한 이해를 바탕으로 게이트 드라이버 IC의 성능 향상을 추구함으로써 실현할 수 있었습니다. 최소 게이트 입력 펄스 폭 1.25ns의 고속 스위칭을 통해 어플리케이션의 소형화, 저전력화, 고성능화에 기여합니다.
또한, 독자적인 구동 방식을 채용함으로써, 기존에는 실현이 어려웠던 게이트 입력 파형의 오버슈트※1를 억제하는 기능도 탑재하여, 과전압 입력으로 인한 GaN 디바이스의 고장을 방지합니다. 로옴의 EcoGaN™과 함께 구성하면, 세트 설계가 용이해짐과 동시에 어플리케이션의 신뢰성 향상에도 기여합니다. 그리고, 어플리케이션의 다양한 요구에 대해서도 게이트 저항을 조정함으로써, 최적의 GaN 디바이스를 선정할 수 있습니다.
신제품은 2023년 9월부터 양산을 개시 (샘플 가격 : 900엔 / 개, 세금 불포함)하였습니다. 또한, 온라인 판매도 개시하여 Chip 1 Stop, CoreStaff 등 온라인 부품 유통 사이트에서 구입이 가능합니다.
로옴은 저전력 및 소형화에 기여하는 GaN 디바이스를 「EcoGaN™」 라인업으로 구비하여 제공하고 있으며, 이러한 GaN 디바이스의 성능을 최대화시키는 게이트 드라이버 IC를 조합한 파워 솔루션을 제공함으로써 지속 가능한 사회에 기여할 수 있도록 노력하고 있습니다.
대만 국립 중앙 대학 전기공학과 Yue-ming Hsin 교수
GaN 디바이스는 실리콘보다 고주파 영역에서의 성능이 우수한 소재로서 주목받고 있습니다. 파워 스위칭 어플리케이션, 특히 DC-DC 및 AC-DC 컨버터에 있어서는 GaN 디바이스가 지닌 고주파 특성을 통해 전력 밀도를 향상시켜 회로의 소형화, 저전력화에 기여할 수 있습니다.
이러한 GaN 디바이스의 성능을 최대화시키기 위해서는 GaN HEMT※2의 낮은 구동 전압을 고려하여 고속 스위칭을 실현하는 게이트 드라이버 IC가 반드시 필요합니다. 이에 따라, 드라이버 구동 기술을 통해 GaN 디바이스의 성능을 최대화시키는 로옴에 주목하여, 공동 연구중인 Yu-Chen Liu 교수 (국립 타이페이 과학기술 대학), Chin Hsia 교수 (장겅 대학)와 함께 로옴의 게이트 드라이버 IC, BD2311NVX의 테스트를 실시하였습니다.
그 결과, BD2311NVX는 다른 드라이버 IC에 비해, 강압 및 승압 컨버터의 1MHz 스위칭 주파수에서의 Turn-on 시간이 짧아, 스위칭 노이즈가 작다는 것을 확인하였습니다.
이와 같이 드라이버 IC의 Turn-on 시간 단축으로 GaN의 메리트인 스위칭 손실 저감 특성을 최대한으로 발휘시킬 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 또한, 전원 및 드라이버 등의 아날로그 기술에서도 강점을 지닌 로옴의 GaN 솔루션을 기대하고 있습니다.
＜배경＞
최근 IoT 기기의 증가에 따라 수요가 확대되고 있는 서버 시스템 등에서, 전원부의 전력 변환 효율 향상이나 장치의 소형화가 중요한 사회적 과제로 대두되어, 파워 디바이스의 한차원 높은 진화가 요구되고 있습니다. 또한, 자동 운전뿐만 아니라 산업기기 및 사회 인프라 감시 용도 등에 채용되는 LiDAR※3의 경우, 인식 정밀도를 한층 더 향상시키기 위해 고속 펄스의 레이저 광 조사가 필요합니다.
이와 같은 어플리케이션에서는 고속 스위칭 디바이스의 사용이 필수이므로, 이를 가능하게 하는 GaN 디바이스의 성능을 최대화시키는 초고속 구동의 게이트 드라이버 IC를 개발하였습니다. 한층 더 소형의 WLCSP※4 제품도 개발하여 소형화에 기여합니다.
＜LiDAR에서의 채용 이미지＞
＜제품 라인업＞
시트
전원전압
[V]
(Typ.)
[A]
펄스 폭
(Typ.)[ns]
[℃]
[mm]
AEC-Q100
～
5.5
～
+125
SSON06RX2020
(2.0×2.0×Max. 0.6)
☆ : 개발중
＜어플리케이션 예＞
・LiDAR (산업기기 및 인프라 감시 용도 등) 구동 회로
・데이터 센터 및 기지국 등 48V 입력 강압 컨버터 회로
・포터블 기기용 무선 충전 회로
・D급 오디오 앰프 등
＜온라인 판매 정보＞
판매 시기 : 2023년 9월부터
판매 사이트 : Chip 1 Stop, CoreStaff 등
온라인 부품 유통 사이트에서 순차적으로 판매 예정
대상 품명 : BD2311NVX-LB
1개부터 구입 가능
＜레퍼런스 디자인 정보＞
신제품 및 로옴의 150V GaN HEMT 「EcoGaN™」, 고출력 레이저 다이오드를 탑재한 LiDAR용 레퍼런스 디자인을 로옴 Web에서 공개하고 있습니다.
설계 시 참조하면, 개발 공수를 줄일 수 있습니다.
레퍼런스 디자인 품명 :
REFLD002-1 (구형파 타입 회로)
REFLD002-2 (공진 타입 회로)
＜EcoGaN™＞
EcoGaN™은 GaN의 성능을 최대화시킴으로써 어플리케이션의 저소비전력화와 주변 부품의 소형화, 설계 공수와 부품수 삭감을 모두 추구하여, 저전력 · 소형화에 기여하는 로옴의 GaN 디바이스입니다.
・EcoGaN™은 로옴 주식회사의 상표 또는 등록상표입니다.
＜Yue-ming Hsin 교수 프로필＞
1965년 대만 타이난 출생. 국립 중앙 대학에서 이학박사, 국립 교통 대학에서 석사 학위, 캘리포니아 대학 샌디에고에서 박사 학위 취득 (전기공학 전공). 현재 대만의 국립 중앙 대학 (NCU) 전기공학과 교수, Applied Physics Express (APEX) 및 Japanese Journal of Applied Physics (JJAP)의 해외 편집자. 연구 대상은 헤테로 구조 및 와이드 밴드갭 반도체를 바탕으로 하는 디바이스와 회로 개발.
・경력
1997년 뉴저지주 워런 소재 ANADIGICS, Inc. (현 Coherent Corp.) 입사.
무선 및 광 파이버 통신용 GaAs MESFET 및 pHEMT 개발
1998년 대만 국립 중앙 대학 전기공학부 입성
2004년~2005년 일리노이 대학 어바나 샴페인 (UIUC) 객원 교수
2016년~2017년 캘리포니아 대학 로스앤젤레스 (UCLA) 객원 교수
2019년~2022년 대만 국립 중앙 대학 (NCU) 광학 연구 센터 소장
＜용어 설명＞
HEMT란, High Electron Mobility Transistor (고전자 이동도 트랜지스터)의 약칭이다.
＜신제품 프레젠테이션 자료 "Featured Products"＞
GaN 디바이스의 고속 스위칭 성능을 최대화시키는
GaN HEMT 구동용 초고속 게이트 드라이버 IC
BD2311NVX-LB (PDF : 1.4MB)
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