El concurso pretende fomentar la innovación en aplicaciones de electrónica de potencia utilizando GaN de imec la tecnología para la integración monolítica de circuitos electrónicos de potencia.
El proyecto premiado titulado "High voltaje medio puente con controladores integrados y circuitos de control, todo nitruro de galio ”fue presentado por un equipo de investigadores de la Cátedra de Circuitos Analógicos Integrados y Sistemas de RF de RWTH - Universidad de Aquisgrán.
Las propuestas presentadas por ESAT-MICAS de KU Leuven y Leibniz University Hannover ocuparon el segundo y tercer lugar, respectivamente. Los diseños ganadores serán prototipados en el próximo 650V GaN- de imec.IC Ejecución de multiproyecto de obleas (MPW), a partir de finales de octubre
La industria de la electrónica de potencia está buscando enfoques novedosos para crear componentes de mayor potencia, más pequeños y más rápidos que aumenten la densidad de potencia de los dispositivos.
Para hacerlo, las empresas podrían recurrir al uso de la tecnología GaN, creando dispositivos de potencia que muestren una mayor resistencia a la ruptura, velocidades de conmutación más rápidas y menor resistencia de encendido.
En otras palabras: la tecnología GaN permite superar significativamente a los chips de potencia basados en silicio en términos de rendimiento y eficiencia del sistema, especificaciones de espacio físico y costos de empaque. Y funciona a temperaturas más altas.
Esto ha despertado el interés de una amplia gama de sectores industriales, desde empresas de electrónica de consumo y automoción hasta proveedores de soluciones para centros de datos.
Los chips de energía basados en GaN de hoy en día ya han impulsado las frecuencias operativas y la eficiencia de las fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) a niveles récord.
Sin embargo, todavía están disponibles principalmente como componentes discretos, mientras que la clave para desbloquear todo el potencial de la tecnología radica en reducir las inductancias parásitas.
Imec ha respondido a este desafío mediante el desarrollo de su tecnología GaN-on-SOI, que permite integrar monolíticamente circuitos lógicos y analógicos con componentes de potencia en el mismo dado. Como tal, las inductancias parásitas se pueden reducir drásticamente, dando como resultado una velocidad de conmutación mucho mejor.
Para hacer que los dispositivos y circuitos GaN-on-SOI sean más asequibles y fácilmente disponibles para sus clientes, imec ofrece una solución multiproyecto Wafer (MPW) a través de Europractice.
En el modelo MPW, los costos de enmascaramiento, procesamiento e ingeniería se comparten entre múltiples diseños de clientes, por lo general entregando corridas de prototipos de 40 matrices de muestra.
Es la misma solución MPW que apoyó el concurso GaN-IC lanzado recientemente por imec y EUROPRACTICE, dirigido a equipos universitarios que nunca antes habían prototipado en la tecnología GaN-IC de imec.
El equipo de la Universidad RWTH Aachen propuso una circuito basado en una etapa de salida de medio puente de alto voltaje, con controladores integrados y un cambiador de nivel.
Las aplicaciones potenciales incluyen convertidores reductores no aislados que soportan la electrónica automotriz en sistemas de voltaje más bajo para vehículos convencionales o híbridos, o circuitos de alto voltaje para vehículos completamente eléctricos.
Aunque las soluciones multichip que combinan circuitos integrados de medio puente de GaN con controladores integrados y cambio de nivel están disponibles en un número limitado de proveedores, los convertidores de GaN totalmente integrados no lo están.
El diseño propuesto por el equipo de Aquisgrán presenta un nivel muy alto de integración para todos los circuitos integrados de GaN, integrando circuitos de potencia y control, lo que elimina la necesidad de controladores o controladores externos.
El diseño propuesto por el equipo de KU Leuven cuenta con una alimentación AC / DC directa de GaN convertidor IC, dirigido a productos de gran volumen, como cargadores y adaptadores de dispositivos móviles, así como reguladores de convertidores de potencia integrados para automoción y electrónica de consumo.
Finalmente, el diseño de la Universidad de Hannover aprovecha las frecuencias de conmutación más altas de la tecnología GaN para mejorar la eficiencia en los convertidores fuera de línea para electrodomésticos e iluminación en el rango de potencia de 200W, que representa el 60% del consumo de energía residencial de la UE, lo que ayuda para reducir el consumo de energía.