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羅姆與台達聯手孕育高效節能方案 迎向低碳永續大未來

  • 陳毅斌台北

ROHM株式會社常務執行董事CSO兼財務本部長伊野和英。ROHM
ROHM株式會社常務執行董事CSO兼財務本部長伊野和英。ROHM

現今,舉凡ESG、淨零排放、永續發展皆成為普世價值;鑒於此,向來高度關注這些議題的DIGITIMES、羅姆(ROHM)、台達電子等三家公司,於日前舉行以「掌握電源開發的關鍵,積極改善能源效率,致力邁向減碳社會」為主題的領袖跨境對談。這場線上對談由DIGITIMES電子時報社長黃欽勇主持,與談人包括台達副董事長柯子興,以及來自羅姆日本京都總部的常務執行董事伊野和英。

第三代電源半導體崛起,促使兩家公司緊密合作

台達電子副董事長柯子興。台達電子

台達電子副董事長柯子興。台達電子

台達創立至2022年逾半世紀,長年在能源領域有極為深厚的布局;至於整合元件廠(IDM)大廠羅姆,深耕半導體領域長達60年。兩家分屬台、日的頂尖企業,皆以追求節能、高效能源管理為經營願景,因而展開密切合作。

伊野和英表示,台達是領先全球以電源為核心的能源管理企業秉持「環保、節能、愛地球」經營使命,持續開發節能解決方案,不斷提升產品的能源轉換效率;多年來台達在各種電源應用中大量採用羅姆產品。隨著淨零、碳中和聲浪高漲,半導體及電子元件扮演的角色更趨重要;羅姆具有高度的元件開發能力,也擅於發揮垂直整合生產體制的製造優勢,因而決定與深具應用與系統開發能量的台達緊密合作,以期聯手開創更高效、更節能的應用方案。尤其在GaN和SiC等功率元件領域,他深信更可展現兩家公司的協同效應。

柯子興指出,羅姆與台達有相似的地方,也有互補的地方。相似之處在於兩家公司皆有濃厚的工程師文化,都非常專注本業,台達專注在電源,羅姆專注在電源相關半導體。此外兩家公司也有互補之處,係因台達發展各式電源產品,從AC/DC、DC/DC、DC/AC,需要使用許多的電源半導體,正好與羅姆產生互補;更重要的,隨著第三代電源半導體崛起,雙方都認為必須對此投注更多的技術研發,進而深化了彼此合作關係。

台達與羅姆共同開發的過程中,因使用到第三代半導體,發現有諸多問題亟待克服,譬如SiC碳化矽因體積縮小之故,使得如何解決熱的問題更顯重要,加上在開發Lighting電源產品時,同樣有許多不易化解的散熱難題,所以雙方工程師就一起合作,思索如何徹底解決熱的難題。

伊野和英說,台達積極瞄準車電、工控設備等市場,不斷開發可減少環境負擔和高度安全性的先進技術,其中關鍵就是功率半導體與類比半導體。羅姆在2020年制定集團經營願景,重點即是放在電源及類比領域,協助客戶實現節能小型化;例如以SiC為中心的功率元件,以及閘極驅動器,皆已成為電動車等高功率市場領域的核心。另外,提升中低壓領域的電源效率也是重要課題之一,針對此部分,羅姆則以Nano系列為中心,持續推動電源IC、AC/DC轉換器、LED驅動器、馬達驅動器、IPM等產品的高性能化與高效率化,這些產品也一直被台達採用。

藉由小型化、節能化方案,助力實踐永續社會

柯子興指出,欲使電動車大流行,讓一般消費者都能輕易採購,有兩個重要關鍵,一是價位,另一是里程焦慮。為此台達思考許久,認為可針對節電部分做出最大貢獻。因此看待電動車時,不應僅聚焦電動車本身,而應綜觀電動車整個產業;故台達不只鎖定電動車的電控系統,也著眼在電動車裡頭所有電源轉換需求,因而對於充電議題,甚至是充電站與電網的整合效率,皆可謂著力甚深。

延續電動車議題,為實現碳中和,羅姆正積極開發更高效、更小、更輕的產品,期望針對電動車延長續航里程及實現電池尺寸小型輕量化做出貢獻;另為了縮短電池充電時間,不僅要求做到充電器的大電力傳輸,也致力維持充電器的尺寸、不隨之擴大;為克服此一複雜課題,SiC功率元件被各界寄予厚望。

伊野和英說,羅姆於2012年推出全球首款符合AEC-Q101標準的SiC-SBD產品,成功開拓OBC市場,至今已有逾20家客戶採用。2010年實現SiC MOSFET量產,2016年開始運用於車載Powertrain傳動系統,2018年率先將溝槽式元件架構導入量產,2020年成功開發第四代SiC MOSFET,可在不犧牲短路耐受時間下,實現業界頂級的低導通電阻,若安裝在車用逆變器,能展現優於IGBT約7%的性能,從而讓電動車續航里程擴大7%,相當降低近1,000美元電池成本。

至於深受業界關注的羅姆Nano系列電源IC產品,則充分運用羅姆累積的類比技術,追求「小型化、節能化」產生的技術成果;其中蘊含超高速控制技Nano Pulse Control,可一次性地將高壓轉換成低壓,實現系統簡化。羅姆今後將繼續以Nano系列產品為中心,計畫開發與GaN等功率元件整合的IC。

柯子興強調,有人稱次世代半導體為「Game Changer Device」,意謂它可改變整個遊戲規則。我認同它對電源來說是非常重要的產品,但問題在於要使用它並非易事,只因不管SiC或GaN的運作頻率都大幅拉高,更容易產生Noise干擾;另外它們的效率高、功率也高,因此若要將體積縮小,就會凸顯熱的問題;再者若欲真正表現出GaN和SiC的特性,常常不是用Discrete方法、而必須透過Module方式,意謂應用端和零件供應端需要通力整合,才能實現這些目標,此乃台達與羅姆可善加合作的地方。

而羅姆不僅是全球第一家實現SiC MOSFET量產的公司,爾後更促成相關應用市場的擴大;伊野和英預計SiC元件將以車載市場為中心快速擴張,從目前不到10億美元的市場規模,一路擴大到2025年的近40億美元,因此羅姆將以2020年在日本福岡竣工的新SiC工廠為中心、力求擴大產能。此外羅姆在GaN領域雖然是後起之秀,但透過與台達合作,成功提升開發速度;今後將積極開發立基於Nano Pulse Control等類比電源技術的控制IC,提供可徹底發揮GaN元件性能的電源方案,為建構永續社會做出更大貢獻。