10月5日，當(dāng)國(guó)人還沉浸在假期樂(lè)趣無(wú)法自拔之時(shí)，羅姆（ROHM）卻已在知名市場(chǎng)研究公司Yole Group的專(zhuān)訪(fǎng)文章中名聞遐邇了。采訪(fǎng)文章的標(biāo)題是“羅姆在GaN賽道加速領(lǐng)先”，采訪(fǎng)者是Yole Group旗下Yole Intelligence的技術(shù)和市場(chǎng)分析師Taha Ayari和Yole SystemPlus的技術(shù)和成本分析師Olusayo Loto；受訪(fǎng)者是羅姆Power Stage產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部經(jīng)理吉木賢一（Kenichi Yoshimochi）。
事實(shí)上，羅姆上不上Yole的榜，只對(duì)羅姆重要，而我所關(guān)心的是這次采訪(fǎng)透露的幾個(gè)關(guān)于GaN的重要信息。
難得激進(jìn)的一家日企
先來(lái)看羅姆這家公司，相比最近爆出“賣(mài)身”退市消息的老牌家電企業(yè)東芝，以及正式在華停產(chǎn)的三菱汽車(chē)，羅姆從一家最初做電阻器的廠(chǎng)商，歷經(jīng)65載發(fā)展成為一家世界知名的半導(dǎo)體元器件及集成電路供應(yīng)商，如今還在研發(fā)和商業(yè)化最時(shí)髦的碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導(dǎo)體材料和器件，的確是激進(jìn)得令人羨慕！
羅姆成立于1958年，除了其網(wǎng)站上列出的10000種產(chǎn)品外，還可以提供數(shù)十萬(wàn)種定制產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)需求。公司目前員工人數(shù)為23754，研發(fā)人員2930名，研發(fā)費(fèi)用與銷(xiāo)售額百分比為8.4，持有專(zhuān)利數(shù)量大約為9300個(gè)。羅姆環(huán)保產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)比為100%，通過(guò)制定“2050年環(huán)境愿景”，為羅姆集團(tuán)到2050年實(shí)現(xiàn)可持續(xù)社會(huì)提供了藍(lán)圖。除了基于“氣候變化”、“資源回收”和“與自然共存”三個(gè)主題追求零碳（零二氧化碳排放）和零排放外，羅姆還在促進(jìn)與自然循環(huán)和諧相處的商業(yè)活動(dòng)，以保護(hù)生物多樣性。
2020年，羅姆確立了一個(gè)新的管理愿景——“我們專(zhuān)注于電源和模擬解決方案，通過(guò)滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品節(jié)能和小型化的需求來(lái)解決社會(huì)問(wèn)題。”
2023年9月，羅姆財(cái)報(bào)顯示，其上一財(cái)年?duì)I業(yè)收入4521.24億日元，同比增長(zhǎng)25.6%；營(yíng)業(yè)利潤(rùn)714.79億日元，同比增長(zhǎng)85.7%；凈利潤(rùn)668.27億日元，同比增長(zhǎng)80.6%，今年?duì)I收有望創(chuàng)出新高。
GaN應(yīng)用不止于消費(fèi)類(lèi)快充
到目前為止，消費(fèi)類(lèi)快速充電器和適配器仍然是功率GaN技術(shù)的主要目標(biāo)應(yīng)用，趨勢(shì)包括高達(dá)300W的更高輸出功率，以及實(shí)現(xiàn)“全GaN”充電器，從而提高GaN的利用率。
在消費(fèi)領(lǐng)域以外，汽車(chē)和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用已成為GaN增長(zhǎng)的催化劑，Yole預(yù)計(jì)，到2028年，這兩個(gè)領(lǐng)域GaN器件市場(chǎng)將超過(guò)20億美元。
GAN功率器件市場(chǎng)（百萬(wàn)美元）
吉木賢一認(rèn)為，數(shù)據(jù)中心是現(xiàn)在可以利用GaN器件優(yōu)勢(shì)的一個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)，對(duì)數(shù)據(jù)中心的需求迅速增長(zhǎng)，巨大的功耗已成為一個(gè)大問(wèn)題。而在電源部分使用高功率轉(zhuǎn)換效率的GaN可以實(shí)現(xiàn)顯著的能量節(jié)省。
此外，在AC適配器、PC、電視和空調(diào)等消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品中，使用GaN器件可以減少能源消耗，同時(shí)縮小應(yīng)用的尺寸和厚度。他相信，GaN器件可以在OBC（車(chē)載充電器）等領(lǐng)域節(jié)省能源并縮小尺寸。“我們正在開(kāi)發(fā)用于汽車(chē)應(yīng)用的產(chǎn)品，但目前我無(wú)法說(shuō)明具體時(shí)間。”他說(shuō)。
作為功率電子市場(chǎng)的領(lǐng)跑者，羅姆在2022年推出新產(chǎn)品進(jìn)入功率GaN業(yè)務(wù)后，已取得了重大進(jìn)展。他領(lǐng)導(dǎo)的部門(mén)主要開(kāi)發(fā)GaN器件和GaN專(zhuān)用控制IC產(chǎn)品，主要研究領(lǐng)域是材料相關(guān)工程。
“包括外圍組件的（GaN）解決方案”的優(yōu)點(diǎn)更適用于具有高頻驅(qū)動(dòng)電位的GaN，而不是SiC。”他表示。
GaN源于自有技術(shù)
提高電源和電機(jī)效率是實(shí)現(xiàn)脫碳社會(huì)的一個(gè)全球性問(wèn)題，而提高效率的關(guān)鍵是功率器件，SiC和GaN等新材料的使用有望進(jìn)一步提高各種類(lèi)型電源的效率。羅姆開(kāi)發(fā)并量產(chǎn)了各種獨(dú)特的硅器件和業(yè)界領(lǐng)先的SiC器件。
與此同時(shí)，羅姆還開(kāi)發(fā)了在中等電壓范圍內(nèi)擅長(zhǎng)高頻操作的GaN器件。吉木賢一說(shuō)：“GaN HEMT的穩(wěn)定和高質(zhì)量制造對(duì)于GaN器件的全面推廣至關(guān)重要。保持高質(zhì)量的制造技術(shù)對(duì)于生長(zhǎng)GaN外延層至關(guān)重要，特別是基于GaN on Si技術(shù)。”
據(jù)他介紹，羅姆擁有多年來(lái)為量產(chǎn)可靠的LED產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基本外延和生長(zhǎng)技術(shù)。言外之意，在生產(chǎn)方面，GaN的最大優(yōu)勢(shì)是可以使用之前的硅技術(shù)設(shè)備。這對(duì)擴(kuò)大GaN器件產(chǎn)能，保證穩(wěn)定供應(yīng)，降低器件成本都有好處。“通過(guò)將我們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)應(yīng)用于GaN HEMT，我們能夠?yàn)樾枰L(zhǎng)期可靠性的市場(chǎng)提供穩(wěn)定的供應(yīng)。”他說(shuō)。
經(jīng)過(guò)約20年的研發(fā)，2022年羅姆首次量產(chǎn)耐壓為150V的GaN HEMT。憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，成功將柵極/源極額定電壓從典型的6V提高到8V，提高了采用GaN器件的電源電路的設(shè)計(jì)裕度和可靠性。
此外，為了最大限度地提高GaN HEMT的低損耗和高速開(kāi)關(guān)性能，并在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的性能，除了器件本身的魯棒性之外，還需要能夠提供穩(wěn)定控制的專(zhuān)用IC。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，羅姆為GaN HEMT開(kāi)發(fā)了基于模擬的IC設(shè)計(jì)技術(shù)，以滿(mǎn)足新的市場(chǎng)需求。羅姆推出的EcoGaN?品牌旨在實(shí)現(xiàn)GaN的穩(wěn)定控制，凡是搭載GaN的器件都在其中，包括正在開(kāi)發(fā)和商業(yè)化的柵極驅(qū)動(dòng)器、控制器和其他產(chǎn)品。
主攻150V和650V，1200V沒(méi)上日程
2022年，羅姆通過(guò)發(fā)布其首款EcoGaN?產(chǎn)品進(jìn)入功率GaN市場(chǎng)，目前可提供分立式150V和650V器件，1200V器件并沒(méi)有被提及。
對(duì)于產(chǎn)品路線(xiàn)圖，吉木賢一回應(yīng)道，2023年4月羅姆開(kāi)始量產(chǎn)耐壓650V的單個(gè)GaN HEMT；6月，開(kāi)始量產(chǎn)GaN HEMT和采用同一SiP（系統(tǒng)級(jí)封裝）的柵極驅(qū)動(dòng)IC（內(nèi)置GaN HEMT）。2024年，羅姆計(jì)劃量產(chǎn)在同一封裝中集成柵極驅(qū)動(dòng)IC和功率控制IC的GaN HEMT。
具體而言，羅姆計(jì)劃在2024年第一季度開(kāi)始量產(chǎn)搭載偽諧振AC-DC電路或功率因數(shù)校正電路的電源控制IC；同年第二季度，計(jì)劃開(kāi)始量產(chǎn)搭載半橋電路控制IC的產(chǎn)品；三年內(nèi)，還計(jì)劃量產(chǎn)結(jié)合單柵極驅(qū)動(dòng)IC和電源控制IC的650V GaN HEMT。
2022年3月，羅姆已開(kāi)始量產(chǎn)耐壓150V的單個(gè)GaN HEMT；三年內(nèi)，計(jì)劃逐一開(kāi)發(fā)以下產(chǎn)品：GaN HEMT和柵極驅(qū)動(dòng)IC；同一封裝中的GaN HEMT、柵極驅(qū)動(dòng)IC和電源控制IC；以及柵極驅(qū)動(dòng)IC單個(gè)單元、電源控制IC單個(gè)單元，還有與耐壓150V GaN HEMT集成的柵極驅(qū)動(dòng)IC和電源控制IC。
獨(dú)家戰(zhàn)略更快獲得市場(chǎng)份額
現(xiàn)在，做GaN業(yè)務(wù)的初創(chuàng)公司都試圖能夠在快速上市的消費(fèi)電源應(yīng)用中獲得市場(chǎng)份額。羅姆的戰(zhàn)略并不短視。吉木賢一表示，羅姆首先是從用戶(hù)角度來(lái)解決問(wèn)題。一種產(chǎn)品是SiP，其中650V GaN HEMT、柵極驅(qū)動(dòng)器和外圍組件自2023年6月已經(jīng)量產(chǎn)。通過(guò)為GaN HEMT提供難以處理的柵極，并結(jié)合為此應(yīng)用優(yōu)化的專(zhuān)用柵極驅(qū)動(dòng)器，可以容易地取代傳統(tǒng)的硅功率MOSFET。
“將羅姆擅長(zhǎng)的模擬技術(shù)集成到我們的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品陣容擴(kuò)展中是羅姆的另一項(xiàng)獨(dú)家戰(zhàn)略。”他說(shuō)。在這方面，羅姆有三大技術(shù)支柱，一個(gè)是利用模擬控制技術(shù)開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新電源Nano系列，采用“Nano Pulse Control?”技術(shù)，將GaN器件的性能最大化，實(shí)現(xiàn)超高速開(kāi)關(guān)。另兩個(gè)技術(shù)是“Nano Energy?” 和“Nano Cap?”，可以顯著減小傳統(tǒng)功率器件的尺寸和能耗，通過(guò)GaN器件極高的能量轉(zhuǎn)換效率實(shí)現(xiàn)節(jié)能和小型化。
“無(wú)論GaN的能量轉(zhuǎn)換效率有多高，驅(qū)動(dòng)控制它的IC的任何延遲都會(huì)使GaN無(wú)能為力。因此，我們需要提供包括外圍組件的解決方案。”他補(bǔ)充說(shuō)。
除了提供評(píng)估/仿真工具外，羅姆還通過(guò)FAE（現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師）建立了一個(gè)支持體系。
IDM不排除外包
羅姆是SiC和硅制造的垂直整合公司（IDM），功率GaN業(yè)務(wù)采用什么樣的商業(yè)模式呢？吉木賢一表示，雖然羅姆是一家IDM，但如果有代工廠(chǎng)和OSAT（外包封裝和測(cè)試）可以提供特定優(yōu)勢(shì)，也會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中加以利用。不過(guò)，他沒(méi)有透露晶圓尺寸或公司的具體名稱(chēng)。
從公開(kāi)信息看，羅姆和中國(guó)臺(tái)灣創(chuàng)業(yè)公司Ancora有著密切合作關(guān)系，他表示，Ancora是臺(tái)達(dá)的一家分拆企業(yè)，是羅姆與臺(tái)達(dá)合作的一部分，雙方在GaN器件業(yè)務(wù)中建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。羅姆希望這項(xiàng)合作有助于開(kāi)發(fā)和擴(kuò)大GaN器件業(yè)務(wù)，在臺(tái)達(dá)開(kāi)發(fā)的新應(yīng)用中使用羅姆的GaN器件和控制IC。
SiC和GaN將并駕齊驅(qū)
吉木賢一最后強(qiáng)調(diào)，在功率領(lǐng)域，羅姆將繼續(xù)開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)下一代功率半導(dǎo)體，包括適用于高壓應(yīng)用的SiC和適用于高頻應(yīng)用的GaN。在模擬領(lǐng)域，羅姆正在開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)電源IC、驅(qū)動(dòng)器IC和其他采用行業(yè)領(lǐng)先技術(shù)的產(chǎn)品。羅姆的優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)⑦@些獨(dú)特的產(chǎn)品結(jié)合起來(lái)，并將其作為解決方案提供給用戶(hù)。羅姆將以自己的產(chǎn)品和解決方案為實(shí)現(xiàn)雙碳做出貢獻(xiàn)，并滿(mǎn)足利益相關(guān)者的期望。
