Cuộc thi nhằm khuyến khích đổi mới sáng tạo trong các ứng dụng điện tử công suất sử dụng GaN của imec công nghệ để tích hợp nguyên khối các mạch điện tử công suất.
Dự án mở đầu mang tên “Cao Vôn một nửa cầu với các trình điều khiển và mạch điều khiển tích hợp - tất cả Gallium Nitride ”được đệ trình bởi một nhóm các nhà nghiên cứu từ Chủ tịch Hệ thống Mạch tương tự và RF của RWTH - Đại học Aachen.
Các đề xuất do ESAT-MICAS đệ trình từ KU Leuven và Leibniz University Hannover lần lượt đứng thứ hai và thứ ba. Các thiết kế đoạt giải sẽ được tạo mẫu trong 650V GaN- sắp tới của imecIC Chạy Wafer đa dự án (MPW), bắt đầu từ cuối tháng XNUMX
Ngành công nghiệp điện tử công suất đang tìm kiếm các cách tiếp cận mới để tạo ra công suất cao hơn, các thành phần nhỏ hơn và nhanh hơn nhằm tăng mật độ năng lượng của thiết bị.
Để làm như vậy, các công ty có thể sử dụng công nghệ GaN, tạo ra các thiết bị điện có cường độ đánh thủng cao hơn, tốc độ chuyển mạch nhanh hơn và điện trở thấp hơn.
Nói cách khác: Công nghệ GaN cho phép vượt trội đáng kể so với các chip nguồn dựa trên silicon về hiệu suất và hiệu quả của hệ thống, thông số kỹ thuật không gian vật lý và chi phí đóng gói. Và nó hoạt động ở nhiệt độ cao hơn.
Điều này đã thu hút sự quan tâm từ nhiều lĩnh vực công nghiệp - từ các công ty ô tô và điện tử tiêu dùng, cho đến các nhà cung cấp giải pháp trung tâm dữ liệu.
Các chip nguồn dựa trên GaN ngày nay đã đẩy tần số hoạt động và hiệu suất của Nguồn cung cấp chế độ chuyển mạch (SMPS) lên mức kỷ lục.
Tuy nhiên, chúng vẫn chủ yếu có sẵn dưới dạng các thành phần rời rạc, trong khi chìa khóa để mở ra tiềm năng đầy đủ của công nghệ nằm ở việc giảm điện cảm ký sinh.
Imec đã đáp ứng thách thức này thông qua việc phát triển công nghệ GaN-on-SOI, cho phép tích hợp nguyên khối các mạch logic và mạch tương tự với các thành phần nguồn vào cùng một khuôn. Do đó, điện cảm ký sinh có thể giảm đáng kể, dẫn đến tốc độ chuyển mạch được cải thiện nhiều.
Để làm cho các thiết bị và mạch GaN-on-SOI có giá cả phải chăng hơn và dễ dàng cung cấp cho khách hàng của mình, imec cung cấp giải pháp Wafer đa dự án (MPW) thông qua Europractice.
Trong mô hình MPW, chi phí mặt nạ, xử lý và kỹ thuật được chia sẻ trên nhiều thiết kế của khách hàng, thường cung cấp các lần chạy tạo mẫu gồm 40 khuôn mẫu.
Đó cũng là giải pháp MPW hỗ trợ cuộc thi GaN-IC do imec và EUROPRACTICE phát động gần đây, nhằm vào các đội đại học chưa từng thử nghiệm công nghệ GaN-IC của imec trước đây.
Nhóm nghiên cứu từ Đại học RWTH Aachen đã đề xuất một mạch dựa trên giai đoạn đầu ra nửa cầu điện áp cao, có trình điều khiển tích hợp và bộ chuyển cấp.
Các ứng dụng tiềm năng bao gồm bộ chuyển đổi buck không bị cô lập hỗ trợ thiết bị điện tử ô tô trong hệ thống điện áp thấp hơn cho xe thông thường hoặc xe hybrid, hoặc mạch điện áp cao cho xe chạy hoàn toàn bằng điện.
Mặc dù các giải pháp đa kênh kết hợp IC bán cầu GaN với trình điều khiển tích hợp và chuyển mức có sẵn từ một số nhà cung cấp hạn chế, nhưng các bộ chuyển đổi GaN tích hợp đầy đủ thì không.
Thiết kế do nhóm Aachen đề xuất có mức độ tích hợp rất cao cho tất cả các GaN-IC, tích hợp mạch nguồn và mạch điều khiển, giúp loại bỏ nhu cầu về bộ điều khiển hoặc trình điều khiển bên ngoài.
Thiết kế do nhóm KU Leuven đề xuất có nguồn AC / DC trực tiếp tất cả GaN chuyển đổi IC, nhắm mục tiêu các sản phẩm khối lượng lớn như bộ sạc và bộ điều hợp thiết bị di động, cũng như bộ điều chỉnh bộ chuyển đổi điện tích hợp cho ô tô và điện tử tiêu dùng.
Cuối cùng, thiết kế từ Đại học Hannover tận dụng tần số chuyển mạch cao hơn của công nghệ GaN để nâng cao hiệu quả của các bộ chuyển đổi ngoại tuyến cho các thiết bị gia dụng và chiếu sáng trong dải công suất 200W, chiếm 60% mức tiêu thụ điện dân dụng của EU, giúp để giảm tiêu thụ điện năng.