تهدف المسابقة إلى تشجيع الابتكار في تطبيقات إلكترونيات الطاقة باستخدام GaN الخاص بشركة imec التكنلوجيا للتكامل المتجانس لدوائر إلكترونيات الطاقة.
المشروع الحائز على الجوائز بعنوان "عالية الجهد االكهربى تم تقديم نصف جسر مع محركات متكاملة ودوائر تحكم - كل جاليوم نيتريد "من قبل فريق من الباحثين من رئيس الدوائر التناظرية المتكاملة وأنظمة الترددات اللاسلكية في RWTH - جامعة آخن.
المقترحات المقدمة من ESAT-MICAS من KU Leuven و Leibniz University Hannover جاءت في المرتبة الثانية والثالثة على التوالي. سيتم تصميم النماذج الفائزة في IMEC القادم 650V GaN-IC ويفر متعدد المشاريع (MPW) يبدأ تشغيله في أواخر أكتوبر
تبحث صناعة إلكترونيات الطاقة عن أساليب جديدة لإنتاج طاقة أعلى ومكونات أصغر وأسرع تزيد من كثافة طاقة الأجهزة.
للقيام بذلك ، يمكن للشركات اللجوء إلى استخدام تقنية GaN ، مما يجعل أجهزة الطاقة التي تُظهر قوة انهيار أعلى ، وسرعات تحويل أسرع ، ومقاومة أقل.
بمعنى آخر: تتيح تقنية GaN التفوق بشكل كبير على رقائق الطاقة القائمة على السيليكون من حيث أداء النظام وكفاءته ومواصفات المساحة المادية وتكاليف التعبئة والتغليف. ويعمل في درجات حرارة أعلى.
وقد أدى ذلك إلى زيادة الاهتمام من مجموعة واسعة من قطاعات الصناعة - من شركات السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية ، إلى مقدمي حلول مراكز البيانات.
لقد دفعت رقائق الطاقة القائمة على GaN اليوم بالفعل ترددات التشغيل وكفاءات إمدادات الطاقة في وضع التبديل (SMPS) إلى مستويات قياسية.
ومع ذلك ، فهي لا تزال متوفرة بشكل أساسي كمكونات منفصلة ، في حين أن المفتاح لإطلاق الإمكانات الكاملة للتكنولوجيا يكمن في تقليل الحثات الطفيلية.
استجابت Imec لهذا التحدي من خلال تطوير تقنية GaN-on-SOI الخاصة بها ، والتي تسمح بدمج الدوائر المنطقية والتناظرية مع مكونات الطاقة في نفس القالب. على هذا النحو ، يمكن تقليل الحث الطفيلية بشكل كبير ، مما يؤدي إلى تحسين سرعة التحويل بشكل كبير.
لجعل الأجهزة والدوائر GaN-on-SOI ميسورة التكلفة ومتاحة بسهولة لعملائها ، تقدم imec حلاً متعدد المشاريع للويفر (MPW) من خلال Europractice.
في نموذج MPW ، يتم مشاركة تكاليف القناع والمعالجة والهندسة عبر العديد من تصميمات العملاء ، وعادةً ما يتم تسليم نماذج أولية من 40 عينة يموت.
إنه نفس حل MPW الذي دعم مسابقة GaN-IC التي أطلقتها مؤخرًا imec و EUROPRACTICE ، والتي تستهدف فرق الجامعات التي لم تصمم نموذجًا أوليًا في تقنية GaN-IC من imec من قبل.
اقترح فريق من جامعة RWTH Aachen الدارة الكهربائية استنادًا إلى مرحلة خرج نصف الجسر ذات الجهد العالي ، والتي تتميز بمحركات مدمجة ومبدل مستوى.
تشمل التطبيقات المحتملة محولات باك غير معزولة تدعم إلكترونيات السيارات في أنظمة الجهد المنخفض للمركبات التقليدية أو الهجينة ، أو دوائر الجهد العالي للسيارات الكهربائية بالكامل.
على الرغم من أن الحلول متعددة الشرائح التي تجمع بين الدوائر المتكاملة نصف الجسر GaN مع برامج تشغيل متكاملة وتحويل المستوى متوفرة من عدد محدود من الموردين ، فإن محولات GaN المدمجة بالكامل ليست كذلك.
يتميز التصميم الذي اقترحه فريق Aachen بمستوى عالٍ جدًا من التكامل لجميع GaN-ICs ، حيث يتم دمج دوائر الطاقة والتحكم ، مما يلغي الحاجة إلى وحدات تحكم أو برامج تشغيل خارجية.
يتميز التصميم الذي اقترحه فريق KU Leuven بطاقة AC / DC مباشرة بالكامل محول IC ، تستهدف المنتجات كبيرة الحجم مثل شواحن الأجهزة المحمولة والمحولات ، بالإضافة إلى منظمات محول الطاقة المتكاملة لإلكترونيات السيارات والمستهلكين.
أخيرًا ، يستفيد التصميم من جامعة هانوفر من ترددات التحويل العالية لتقنية GaN لتعزيز الكفاءة في المحولات غير المتصلة بالإنترنت للأجهزة المنزلية والإضاءة في نطاق طاقة 200 واط ، والذي يمثل 60٪ من استهلاك الطاقة السكنية في الاتحاد الأوروبي ، مما يساعد لتقليل استهلاك الطاقة.