Конкурс направлен на поощрение инноваций в приложениях силовой электроники с использованием GaN компании imec. technology для монолитной интеграции схем силовой электроники.
Отмеченный призом проект «Высокий напряжение полумост со встроенными драйверами и схемами управления - весь нитрид галлия »был представлен группой исследователей с кафедры интегральных аналоговых схем и радиочастотных систем RWTH - Ахенского университета.
Предложения, представленные ESAT-MICAS от KU Leuven и Leibniz University Hannover, заняли второе и третье место соответственно. Победившие проекты будут прототипами в предстоящем 650V GaN-IC Многопроектный запуск вафли (MPW), запуск которого начинается в конце октября.
Отрасль силовой электроники ищет новые подходы к созданию более мощных, компактных и быстрых компонентов, которые увеличивают удельную мощность устройств.
Для этого компании могут прибегнуть к использованию технологии GaN, создавая силовые устройства, которые демонстрируют более высокую прочность на пробой, более высокую скорость переключения и более низкое сопротивление в открытом состоянии.
Другими словами: технология GaN позволяет значительно превосходить кремниевые силовые чипы с точки зрения производительности и эффективности системы, характеристик физического пространства и стоимости упаковки. И работает при более высоких температурах.
Это вызвало интерес со стороны широкого круга секторов промышленности - от компаний, производящих автомобильную и бытовую электронику, до поставщиков решений для центров обработки данных.
Сегодняшние силовые чипы на основе GaN уже подняли рабочие частоты и эффективность импульсных источников питания (SMPS) до рекордных уровней.
Тем не менее, они по-прежнему доступны в основном в виде дискретных компонентов, а ключ к раскрытию полного потенциала технологии заключается в уменьшении паразитных индуктивностей.
Компания Imec ответила на этот вызов разработкой своей технологии GaN-on-SOI, которая позволяет монолитно интегрировать логические и аналоговые схемы с силовыми компонентами на одном кристалле. Таким образом, паразитные индуктивности могут быть значительно уменьшены, что приводит к значительному увеличению скорости переключения.
Чтобы сделать устройства и схемы GaN-on-SOI более доступными и легкодоступными для своих клиентов, imec предлагает решение Multi-Project Wafer (MPW) через Europractice.
В модели MPW затраты на маску, обработку и проектирование распределяются между несколькими проектами заказчиков, как правило, для создания прототипов из 40 штампов.
Это то же самое решение MPW, которое поддерживало конкурс GaN-IC, недавно начатый imec и EUROPRACTICE, нацеленный на университетские команды, которые никогда раньше не создавали прототипов технологии GaN-IC imec.
Команда из RWTH Aachen University предложила схема основан на высоковольтном полумостовом выходном каскаде со встроенными драйверами и переключателем уровня.
Потенциальные применения включают неизолированные понижающие преобразователи, поддерживающие автомобильную электронику в системах с более низким напряжением для обычных или гибридных транспортных средств, или в цепях высокого напряжения для полностью электрических транспортных средств.
Хотя многокристальные решения, сочетающие полумостовые ИС на основе GaN со встроенными драйверами и устройством сдвига уровня, доступны от ограниченного числа поставщиков, полностью интегрированные преобразователи на основе GaN недоступны.
Дизайн, предложенный командой Aachen, отличается очень высоким уровнем интеграции для всех GaN-IC, интегрируя схемы питания и управления, что устраняет необходимость во внешних контроллерах или драйверах.
В конструкции, предложенной командой KU Leuven, используется питание постоянного и переменного тока, полностью изготовленное из GaN. Преобразователь IC, ориентированная на крупносерийные продукты, такие как зарядные устройства и адаптеры для мобильных устройств, а также интегрированные регуляторы преобразователя мощности для автомобильной и бытовой электроники.
Наконец, в конструкции Ганноверского университета используются преимущества более высоких частот коммутации технологии GaN для повышения эффективности автономных преобразователей для бытовой техники и освещения в диапазоне мощности 200 Вт, на который приходится 60% энергопотребления в жилых домах ЕС, что помогает для снижения энергопотребления.