このコンテストは、imec の GaN を使用したパワー エレクトロニクス アプリケーションの革新を促進することを目的としています。 テクノロジー パワーエレクトロニクス回路のモノリシック統合に。
受賞プロジェクト「ハイ 電圧 「ドライバと制御回路を統合したハーフブリッジ – すべて窒化ガリウム」は、アーヘン大学 RWTH の集積アナログ回路および RF システムの委員長の研究者チームによって提出されました。
ESAT-MICAS によって提出されたルーヴェン大学とライプニッツ大学ハノーバーの提案書がそれぞれ 650 位と XNUMX 位になりました。 受賞したデザインは、imec の今後の XNUMXV GaN でプロトタイプ化されます。IC マルチプロジェクト ウェーハ (MPW) の実行、XNUMX 月下旬から開始
パワーエレクトロニクス業界は、デバイスの電力密度を高める、高電力、小型、高速のコンポーネントを作成するための新しいアプローチを模索しています。
そうするために、企業は GaN テクノロジーを利用して、より高い破壊強度、より速いスイッチング速度、より低いオン抵抗を示すパワー デバイスを作成することができます。
言い換えれば、GaN テクノロジーにより、システムのパフォーマンスと効率、物理スペースの仕様、パッケージング コストの点で、シリコン ベースのパワー チップよりも大幅に優れたパフォーマンスが得られます。 そしてそれはより高い温度でも機能します。
これにより、自動車会社や家庭用電化製品会社からデータセンター ソリューションのプロバイダーに至るまで、幅広い業界セクターからの関心が高まっています。
今日の GaN ベースのパワー チップは、スイッチ モード電源 (SMPS) の動作周波数と効率をすでに記録的なレベルに押し上げています。
しかし、これらは依然として主にディスクリート部品として入手可能ですが、この技術の可能性を最大限に引き出す鍵は寄生インダクタンスを低減することにあります。
Imec は、ロジックおよびアナログ回路とパワーコンポーネントを同じダイ上にモノリシックに統合できる GaN-on-SOI テクノロジーの開発を通じてこの課題に対応しました。 そのため、寄生インダクタンスを大幅に低減でき、スイッチング速度が大幅に向上します。
GaN-on-SOI デバイスと回路をより手頃な価格で顧客が簡単に利用できるようにするために、imec はユーロプラクティスを通じてマルチプロジェクト ウェーハ (MPW) ソリューションを提供しています。
MPW モデルでは、マスク、処理、エンジニアリングのコストが複数の顧客設計で共有され、通常は 40 個のサンプル ダイのプロトタイピングが実行されます。
これは、imec と EUROPRACTICE が最近立ち上げた GaN-IC コンテストをサポートしたのと同じ MPW ソリューションで、これまで imec の GaN-IC テクノロジーでプロトタイプを作成したことがない大学チームを対象としています。
アーヘン工科大学のチームは、次のことを提案しました。 回路 高電圧ハーフブリッジ出力段をベースにしており、統合ドライバーとレベルシフターを備えています。
潜在的な用途としては、従来型車両またはハイブリッド車両の低電圧システムや完全電気自動車の高電圧回路で自動車電子機器をサポートする非絶縁型バックコンバータが挙げられます。
GaN ハーフブリッジ IC と統合ドライバおよびレベルシフトを組み合わせたマルチチップ ソリューションは限られた数のサプライヤから入手可能ですが、完全に統合された GaN コンバータは提供されていません。
アーヘンのチームが提案した設計は、すべての GaN-IC が非常に高度に統合されており、電源回路と制御回路が統合されているため、外部コントローラーやドライバーが不要になります。
KU Leuven チームが提案した設計は、全 GaN 直接 AC/DC 電源を備えています。 コンバータ この IC は、モバイル機器の充電器やアダプタ、自動車や家庭用電化製品向けの統合電力コンバータ レギュレータなどの大量製品を対象としています。
最後に、ハノーバー大学の設計では、GaN テクノロジーのより高いスイッチング周波数を利用して、EU の家庭用電力消費量の 200% を占める 60W 電力範囲の家電製品や照明用のオフラインコンバータの効率を向上させ、消費電力を削減します。