로옴(ROHM) 주식회사는 GaN 디바이스와 같은 고속 스위칭 디바이스의 성능을 최대화시키는 초고속 구동 제어 IC 기술을 확립했다.

최근 GaN 디바이스는 고속 스위칭 특성의 우위성을 바탕으로 채용이 확대되고 있지만, 구동을 지시하는 역할을 담당하는 제어 IC의 고속화가 과제였다.



이러한 상황에서 로옴은 전원 IC에서 축적해온 초고속 펄스 제어 기술 Nano Pulse Control을 한층 더 진화시켜 제어 펄스 폭을 기존의 9ns에서 업계 최고인 2ns까지 대폭 향상시키는데 성공했다고 밝혔다. 이러한 기술을 제어 IC에 탑재함으로써, GaN 디바이스가 지닌 성능을 최대화시킬 수 있는 초고속 구동 제어 IC 기술 확립에 성공했다고 업체 측은 전했다.
 
현재 이 기술을 사용한 제어 IC의 제품화를 추진하고 있고, 2023년 후반에 100V 입력 1ch DC-DC 컨트롤러로 샘플 출하를 개시할 예정이다. 로옴의 GaN 디바이스(EcoGaN™ 시리즈) 등과 함께 사용함으로써 기지국이나 데이터 센터, FA 기기, 드론 등 다양한 어플리케이션의 대폭적인 저전력화와 소형화에 기여할 수 있다.

앞으로도 로옴은 강점인 아날로그 기술을 중심으로 어플리케이션의 사용 상 편리성을 추구하여, 사회 과제를 해결할 수 있는 제품 개발을 추진해 나갈 예정이다.



오사카 대학 대학원 공학연구과 Mori Yusuke 교수는 "저전력을 실현하는 파워 반도체 재료로서 기대가 컸던 GaN에는 품질이나 비용 등 다양한 과제가 있었습니다. 이러한 상황에서 로옴은 신뢰성을 높인 GaN 디바이스의 양산 체제를 확립함과 동시에, 그 성능을 최대화시키기 위한 제어 IC의 개발도 추진하고 있습니다. 이는 GaN 디바이스의 보급을 위한 매우 큰 한걸음이 될 것으로 생각하고 있습니다"라고 말헀다. 

또한, "파워 반도체의 성능을 최대한으로 발휘시키기 위해서는 웨이퍼, 디바이스, 제어 IC, 모듈 등 각각의 기술을 유기적으로 연계해야 합니다. 그러한 점에서, 일본에는 로옴을 비롯하여 많은 유력 기업이 존재합니다"라며, "우리가 연구하는 GaN on GaN의 웨이퍼 기술과, 로옴의 디바이스, 제어 IC, 그리고 모듈까지 함께 협력함으로써, 탈탄소 사회의 실현에 기여하고자 합니다"라고 말했다. 

어떻게 만들게 됐나

전원 회로부의 소형화를 추구함에 있어서, 고주파 스위칭에 의한 주변 부품의 소형화가 필요하다. 이를 위해서는 GaN 디바이스 등 고속 스위칭 디바이스의 구동 성능을 최대화시키는 제어 IC가 필요했다.

이번에 주변 부품을 포함한 솔루션 제안을 실현하기 위해 로옴의 강점인 아날로그 전원 기술 중 하나인 「Nano Pulse Control™」을 탑재한, GaN 디바이스에 최적인 초고속 구동 제어 IC 기술을 확립했다.

제어 IC 기술, 어떤 기술인가

로옴의 수직 통합형 생산 체제를 통해 회로 설계 · 프로세스 · 레이아웃의 아날로그 기술을 결집하여 실현한 Nano Pulse Control™을 탑재했다.





독자적인 회로 구성으로 제어 IC의 최소 제어 펄스 폭을 기존의 9ns에서 2ns까지 대폭 향상시킴으로써 48V계, 24V계 어플리케이션을 중심으로 고전압에서 저전압으로의 강압 변환을 1개의 전원 IC로 구성(최대 60V ~ 0.6V)할 수 있다.

GaN 디바이스와 함께 사용함으로써, 고주파 스위칭을 통한 구동 주변 부품의 소형화에 최적이다. 또한, 이 기술을 탑재한 DC-DC 컨트롤러 IC(개발중)와 EcoGaN™을 사용한 전원 회로 비교 시, 일반품 대비 86%의 실장 면적 삭감을 실현한다.