摘要：在全球能源转型与电子产业升级的双重驱动下，以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体正成为功率器件领域的战略制高点，重塑着从能源转换到电力驱动的未来图景。SiC与GaN之所以被称为“宽禁带”，源于其材料本身具有远高于硅（Si）的禁带宽度。这带来了
在全球能源转型与电子产业升级的双重驱动下，以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体正成为功率器件领域的战略制高点，重塑着从能源转换到电力驱动的未来图景。SiC与GaN之所以被称为“宽禁带”，源于其材料本身具有远高于硅（Si）的禁带宽度。这带来了超高效率、超高击穿场强、卓越高温性能、高频工作能力等优异能力。如今，宽禁带半导体的技术优势也在深刻改写关键产业的格局，比如成为SiC应用的“主战场”的新能源汽车领域、可再生能源领域、工业与能源基础设施领域，以及GaN大放光彩的通信领域、消费电子与数据中心领域等。
作为在SiC领域深耕超过20年，拥有从衬底到模块完整垂直整合能力的全球领导者，罗姆如今也在积极推进GaN产品的发展。今天，我们将透过全球半导体巨头罗姆的视角，深入探讨宽禁带半导体带来的技术革新风暴及其引发的广泛产业变革，与罗姆半导体（上海）有限公司技术中心副总经理周劲一起聊聊SiC/GaN与硅基器件的技术代差体现在哪些维度？罗姆近些年在宽禁带半导体方面取得了哪些关键技术突破？未来技术路线图如何规划？AI数据中心电源设计对宽禁带器件提出哪些新需求？如何借力"双碳"目标推动产业升级？等工程师关心的问题。
罗姆半导体（上海）有限公司
技术中心副总经理周劲
电源网：您觉得做SiC/GaN产品跟过去的Si产品有什么相同或者不同呢？其中最有挑战性的东西是什么？
罗姆半导体（上海）有限公司技术中心副总经理 周劲：与传统的硅器件相比，SiC器件由于拥有低导通电阻特性以及出色的高温、高频和高压性能，已经成为下一代低损耗半导体可行的候选器件。此外，SiC让设计人员能够减少元件的使用，从而进一步降低了设计的复杂程度。SiC元器件的低导通电阻特性有助于显著降低设备的能耗，从而有助于设计出能够减少CO2排放量的环保型产品和系统。罗姆在SiC功率元器件和模块的开发领域处于先进地位，这些器件和模块在许多行业的应用中都实现了更佳的节能效果。
GaN是一种化合物半导体材料，作为下一代功率器件用的材料被寄予厚望。与以往的硅器件相比，其开关性能和高频性能更加出色，因而在市场上的应用日益广泛。不仅如此，其导通电阻也低于硅器件，有望助力众多应用实现更低功耗和小型化。罗姆将其作为在中等耐压范围具有出色高频工作性能的器件进行开发。
电源网：罗姆近些年在宽禁带半导体方面取得了哪些关键技术突破？未来技术路线图如何规划？
罗姆半导体（上海）有限公司技术中心副总经理 周劲：罗姆在碳化硅产品方面的进展和布局，主要有以下三点：
① 业内领先的技术开发实力：罗姆在SiC功率半导体的研发和产品化方面一直走在时代前列。SiC器件的低导通电阻特性有助于显著降低设备的能耗，从而有助于设计出能够减少CO2排放量的环保型产品和系统。自2010年罗姆在全球首家开始SiC MOSFET的量产以来，目前SiC MOSFET已更新迭代到第4代，与第3代产品相比，导通电阻可降低约40%，开关损耗可降低约50%。罗姆计划于2025年推出第5代SiC MOSFET，相比第4代产品，导通电阻将降低约30%。同时，罗姆也提前了第6代及第7代产品的市场投入计划。后续将推出的第6代产品，和第5代相比，导通电阻还可以降低约30%。
② 覆盖率100%的产品形式：自2009年收购了德国SiC晶圆厂商SiCrystal公司以来，罗姆构筑了从SiC衬底外延晶圆到封装的“一条龙”生产体制，目前已实现了以裸芯片、分立器件和模块等各种形态向半导体制造商、模块厂商、Tier1厂商以及应用产品制造商供货，从而促进SiC的普及，为实现可持续发展社会做出贡献。
③ 加强生产体系建设：不仅是元器件开发，罗姆还致力于晶圆的大口径化以及先进设备带来的生产效率提升，在性能、品质和稳定供货上，实现与同行业其他公司的差别化。
值得一提的是，罗姆于2025年最新推出4in1及6in1结构的SiC塑封型模块“HSDIP20”。该系列产品非常适用于xEV（电动汽车）车载充电器（以下简称“OBC”）的PFC和LLC转换器等应用。HSDIP20的产品阵容包括750V耐压的6款机型（BSTxxx1P4K01）和1200V耐压的7款机型（BSTxxx2P4K01）。通过将各种大功率应用的电路中所需的基本电路集成到小型模块封装中，可有效减少客户的设计时间，而且有助于实现OBC等应用中电力变换电路的小型化。
罗姆4in1及6in1结构的SiC塑封型模块“HSDIP20”
在氮化镓产品方面：
罗姆于2023年4月将650V耐压的第1代GaN HEMT投入量产，并于2023年7月将栅极驱动器和650V耐压GaN HEMT一体化封装的Power Stage IC投入量产。此外，为了应对大功率应用中的进一步小型、高效率化的市场要求，罗姆采取在以往的DFN8080封装基础上追加的形式来强化650V GaN HEMT的封装阵容。在TOLL封装中内置第2代元件并实现产品化。2025年2月，TOLL（TO-LeadLess）封装650V耐压GaN HEMT“GNP2070TD-Z”投入量产，并被先进的日本电子元器件、电池和电源制造商村田制作所Murata Power Solutions的AI（人工智能）服务器电源采用。
同时，罗姆充分发挥其在硅半导体和SiC隔离型栅极驱动器IC开发过程中积累的技术优势，积极开发专为GaN器件驱动而优化的隔离型栅极驱动器IC。其中，2025年推出首款适用于600V耐压GaN HEMT驱动的隔离型栅极驱动器IC“BM6GD11BFJ-LB”，可使GaN器件在高频、高速开关过程中实现更稳定的驱动，有助于电机和服务器电源等大电流应用进一步缩减体积并提高效率。
罗姆TOLL封装650V耐压GaN HEMT“GNP2070TD-Z”
罗姆在GaN的开发与量产方面，已与众多合作伙伴建立了多样化的合作关系。2024年，罗姆与台积公司在车载氮化镓功率器件领域建立战略合作伙伴关系。此次的合作关系是基于罗姆与台积公司在氮化镓功率器件领域的合作历史建立起来的。
罗姆与台积公司在车载氮化镓功率器件领域建立战略合作伙伴关系
2023年，罗姆采用台积公司的650V耐压GaN HEMT工艺，推出了属于罗姆EcoGaN™系列的新产品，产品已被用于包括Delta Electronics, Inc.旗下品牌Innergie的45W AC适配器“C4 Duo”在内的众多消费电子和工业领域应用。通过该合作关系，双方将致力于将罗姆的氮化镓器件开发技术与台积公司业界先进的GaN-on-Silicon工艺技术优势结合起来，满足市场对高耐压和高频特性优异的功率元器件日益增长的需求。在该合作关系基础上，罗姆还将通过提供包括可更大程度地激发氮化镓性能的控制IC在内的、易用的氮化镓解决方案，来促进氮化镓功率器件在车载应用领域的普及。
罗姆的EcoGaN™被台达电子Innergie品牌的45W输出AC适配器“C4 Duo”采用
此外，罗姆还计划与半导体后道工序供应商（OSAT）拥有丰富业绩的日月新半导体（威海）有限公司合作生产车载GaN器件。预计从2026年起，GaN器件在汽车领域的普及速度将会加快，罗姆计划在加强内部开发的同时，进一步加深与这些合作伙伴之间的关系，以加快车载GaN器件投入市场的速度。
2025年，罗姆与马自达开始联合开发采用下一代半导体技术——氮化镓（GaN）功率半导体的汽车零部件。马自达与罗姆自2022年起，在“针对电驱动单元的开发与生产合作体系”中，一直在推进搭载碳化硅（SiC）功率半导体的逆变器的联合开发。此次，双方又着手开发采用GaN功率半导体的汽车零部件，旨在为下一代电动汽车打造创新型汽车零部件。GaN作为下一代功率半导体材料备受瞩目，与传统的硅（Si）基功率半导体相比，其不仅能够抑制功率转换过程中的损耗，还可高频驱动，有助于实现产品的小型化。双方将充分利用这些特点，将其转化为整车的总布置、轻量化及设计方面的创新型解决方案。双方计划在2025年度内将这一理念落地，并通过Demo车进行试验，力争在2027年度投入实际应用。
电源网：如今AI数据中心的电源功率越来越大，功率密度越来越高，您认为宽禁带半导体器件大规模应用面临着哪些挑战？
罗姆半导体（上海）有限公司技术中心副总经理 周劲：近年来，随着AI（人工智能）和AR（增强现实）等在IoT领域的发展，数据通信量在全球范围内呈现持续增加趋势。其中，据说使用AI进行一次查询所消耗的电量比普通的网页搜索要高数倍，这就迫切需要为处理这些查询的高速运算设备等供电的AI服务器电源进一步提高效率。另一方面，具有低导通电阻和高速开关特性的GaN器件因其有助于电源的高效率工作和外围元器件（如电源电路中使用的电感器等）的小型化而备受瞩目。
2025年2月，罗姆的650V耐压、TOLL封装的EcoGaN™产品GaN HEMT，被先进的日本电子元器件、电池和电源制造商村田制作所Murata Power Solutions的AI（人工智能）服务器电源采用。罗姆的GaN HEMT具有低损耗工作和高速开关性能，助力Murata Power Solutions的AI服务器5.5kW输出电源单元实现小型化和高效率工作。预计该电源单元将于2025年开始量产。
注：EcoGaN™是通过更大程度地发挥GaN的性能，助力应用产品进一步节能和小型化的罗姆GaN器件，该系列产品有助于应用产品进一步降低功耗、实现外围元器件的小型化、减少设计工时和元器件数量等。
・EcoGaN™是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。
电源网：在“双碳”目标驱动下，罗姆将会如何助推中国电子产业的结构性升级？推进全球可持续发展的进步？
罗姆半导体（上海）有限公司技术中心副总经理 周劲：罗姆基于2021年制定的“2050环境愿景”，在日本和海外集团公司同时推进实施环境管理举措，努力通过业务活动减轻环境负荷，致力于实现“碳中和”和“零排放”。罗姆还加入了国际企业倡议RE100（100% Renewable Electricity），并正在分阶段提高可再生能源的使用比例，目标是到2050年100%使用可再生能源。
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来源：宽禁带联盟
