Yarışma, imec'in GaN'sini kullanan güç elektroniği uygulamalarında yeniliği teşvik etmeyi amaçlıyor teknoloji Güç elektroniği devrelerinin monolitik entegrasyonu için.
Ödül alan proje “Yüksek Voltaj entegre sürücülü ve kontrol devreli yarım köprü – tümü Galyum Nitrür”, Aachen Üniversitesi RWTH Entegre Analog Devreler ve RF Sistemleri Kürsüsü'nden bir araştırmacı ekibi tarafından sunuldu.
ESAT-MICAS tarafından KU Leuven ve Leibniz Üniversitesi Hannover'den sunulan teklifler sırasıyla ikinci ve üçüncü oldu. Kazanan tasarımların prototipi imec'in yakında çıkacak olan 650V GaN-IC Ekim sonundan itibaren Çok Projeli Gofret (MPW) çalışması
Güç elektroniği endüstrisi, cihazların güç yoğunluğunu artıran daha yüksek güçlü, daha küçük ve daha hızlı bileşenler oluşturmak için yeni yaklaşımlar arıyor.
Bunu yapmak için şirketler, daha yüksek arıza dayanımı, daha yüksek anahtarlama hızları ve daha düşük direnç gösteren güç cihazları üreten GaN teknolojisini kullanmaya başvurabilirler.
Başka bir deyişle: GaN teknolojisi, sistem performansı ve verimliliği, fiziksel alan özellikleri ve paketleme maliyetleri açısından silikon bazlı güç çiplerinden önemli ölçüde daha iyi performans göstermeye olanak tanır. Ve daha yüksek sıcaklıklarda çalışır.
Bu, otomotiv ve tüketici elektroniği şirketlerinden veri merkezi çözümleri sağlayıcılarına kadar çok çeşitli endüstri sektörlerinin ilgisini artırdı.
Günümüzün GaN tabanlı güç yongaları, Anahtarlamalı Güç Kaynaklarının (SMPS) çalışma frekanslarını ve verimliliklerini şimdiden rekor seviyelere taşıdı.
Yine de, bunlar hâlâ ayrı bileşenler halinde mevcuttur; teknolojinin tam potansiyelini açığa çıkarmanın anahtarı ise parazit endüktansların azaltılmasında yatmaktadır.
Imec, bu zorluğa, mantık ve analog devreleri güç bileşenleriyle birlikte aynı kalıp üzerinde monolitik olarak entegre etmeye olanak tanıyan GaN-on-SOI teknolojisini geliştirerek yanıt verdi. Bu şekilde, parazit endüktansları büyük ölçüde azaltılabilir ve bu da çok daha iyi bir anahtarlama hızına yol açar.
imec, SOI üzerinde GaN cihazlarını ve devrelerini daha uygun maliyetli ve müşterilerinin kullanımına kolay hale getirmek için Europractice aracılığıyla Çok Projeli Plaka (MPW) çözümü sunuyor.
MPW modelinde maske, işleme ve mühendislik maliyetleri birden fazla müşteri tasarımı arasında paylaşılır ve genellikle 40 örnek kalıptan oluşan prototipleme çalışmaları sağlanır.
Bu, imec ve EUROPRACTICE tarafından yakın zamanda başlatılan ve imec'in GaN-IC teknolojisinde daha önce hiç prototip oluşturmamış üniversite takımlarını hedefleyen GaN-IC yarışmasını destekleyen aynı MPW çözümüdür.
RWTH Aachen Üniversitesi'nden ekip bir öneride bulundu: devre Entegre sürücülere ve seviye değiştiriciye sahip, yüksek voltajlı yarım köprü çıkış aşamasına dayalı.
Potansiyel uygulamalar arasında, geleneksel veya hibrit araçlar için düşük voltaj sistemlerinde otomotiv elektroniklerini veya tamamen elektrikli araçlar için yüksek voltaj devrelerini destekleyen izolasyonsuz dönüştürücüler yer alır.
GaN yarım köprü IC'lerini entegre sürücülerle ve seviye değiştirmeyle birleştiren çoklu çip çözümleri sınırlı sayıda tedarikçiden temin edilse de, tam entegre GaN dönüştürücüler mevcut değildir.
Aachen ekibi tarafından önerilen tasarım, harici kontrolörlere veya sürücülere olan ihtiyacı ortadan kaldıran, güç ve kontrol devrelerini entegre eden, tüm GaN-IC'ler için çok yüksek düzeyde bir entegrasyona sahiptir.
KU Leuven ekibi tarafından önerilen tasarım, tamamen GaN doğrudan AC/DC gücüne sahiptir Dönüştürücü IC, mobil cihaz şarj cihazları ve adaptörlerinin yanı sıra otomotiv ve tüketici elektroniği için entegre güç dönüştürücü regülatörleri gibi büyük hacimli ürünleri hedefliyor.
Son olarak, Hannover Üniversitesi'nin tasarımı, AB konut güç tüketiminin %200'ını oluşturan 60W güç aralığında ev aletleri ve aydınlatma için çevrimdışı dönüştürücülerin verimliliğini artırmak amacıyla GaN teknolojisinin daha yüksek anahtarlama frekanslarından yararlanıyor. Güç tüketimini azaltmak için.