O concurso visa incentivar a inovação em aplicações de eletrônica de potência utilizando GaN da imec tecnologia para integração monolítica de circuitos eletrônicos de potência.
O projeto premiado intitulado “High Voltagem meia ponte com drivers integrados e circuitos de controle - todos nitreto de gálio ”foi apresentada por uma equipe de pesquisadores da cadeira de circuitos analógicos integrados e sistemas de RF da RWTH - Aachen University.
As propostas apresentadas pela ESAT-MICAS da KU Leuven e da Leibniz University Hannover ficaram em segundo e terceiro lugar, respectivamente. Os projetos vencedores serão prototipados no próximo 650V GaN- da imecIC Multi-Project Wafer (MPW) executado, começando no final de outubro
A indústria de eletrônicos de potência está procurando novas abordagens para criar componentes de maior potência, menores e mais rápidos que aumentam a densidade de potência dos dispositivos.
Para fazer isso, as empresas poderiam recorrer ao uso da tecnologia GaN, tornando para dispositivos de energia que mostram uma maior força de ruptura, velocidades de chaveamento mais rápidas e menor resistência de ligação.
Em outras palavras: a tecnologia GaN permite superar significativamente os chips de energia baseados em silício em termos de desempenho e eficiência do sistema, especificações de espaço físico e custos de embalagem. E funciona em temperaturas mais altas.
Isso despertou o interesse de uma ampla gama de setores da indústria - de empresas automotivas e de eletrônicos de consumo a fornecedores de soluções de data center.
Os chips de energia baseados em GaN de hoje já elevaram as frequências operacionais e as eficiências das fontes de alimentação comutadas (SMPS) para níveis recordes.
No entanto, eles ainda estão disponíveis principalmente como componentes discretos, enquanto a chave para desbloquear todo o potencial da tecnologia reside na redução das indutâncias parasitas.
Imec respondeu a este desafio através do desenvolvimento de sua tecnologia GaN-on-SOI, que permite integrar monoliticamente circuitos lógicos e analógicos com componentes de energia no mesmo molde. Como tal, as indutâncias parasitas podem ser reduzidas drasticamente, resultando em uma velocidade de comutação muito melhorada.
Para tornar os dispositivos e circuitos GaN-on-SOI mais acessíveis e facilmente disponíveis para seus clientes, a imec oferece uma solução Multi-Project Wafer (MPW) através da Europractice.
No modelo MPW, os custos de máscara, processamento e engenharia são compartilhados entre vários projetos de clientes, normalmente fornecendo execuções de prototipagem de 40 matrizes de amostra.
É a mesma solução MPW que apoiou o concurso GaN-IC recentemente lançado pelo imec e EUROPRACTICE, voltado para equipes universitárias que nunca haviam prototipado na tecnologia GaN-IC do imec antes.
A equipe da RWTH Aachen University propôs um o circuito baseado em um estágio de saída de meia-ponte de alta tensão, apresentando drivers integrados e um deslocador de nível.
As aplicações potenciais incluem conversores de buck não isolados que suportam eletrônicos automotivos em sistemas de baixa tensão para veículos convencionais ou híbridos, ou circuitos de alta tensão para veículos totalmente elétricos.
Embora soluções multichip combinando CIs de meia ponte GaN com drivers integrados e mudança de nível estejam disponíveis em um número limitado de fornecedores, os conversores GaN totalmente integrados não estão.
O projeto proposto pela equipe Aachen apresenta um alto nível de integração para todos os GaN-ICs, integrando circuitos de alimentação e controle, o que elimina a necessidade de controladores externos ou drivers.
O projeto proposto pela equipe KU Leuven apresenta uma alimentação CA / CC direta totalmente GaN conversor IC, visando produtos de grande volume, como carregadores e adaptadores de aparelhos móveis, bem como reguladores conversores de energia integrados para produtos eletrônicos automotivos e de consumo.
Finalmente, o projeto da Universidade de Hannover aproveita as frequências de comutação mais altas da tecnologia GaN para aumentar a eficiência em conversores off-line para eletrodomésticos e iluminação na faixa de potência de 200 W, que representa 60% do consumo residencial de energia da UE, ajudando para reduzir o consumo de energia.