Tovább tör előre a Gallium-Nitrát a félvezető szegmensben

Két japán eredetű vállalat a Nidec és a Renesas közösen fejlesztésbe kezdtek, melynek célja a következő generációs e-tengelyek számára új félvezető megoldások fejlesztése. Az új e-tengely generáció megnevezése X-in-1 rendszer, amely integrálni fogja a hajtóművet a teljesítményelektronikával.

Egyre több elektromos jármű használ 3-in-1 egységeket / e-tengelyeket, amelyekben a gyártók egybeépítik a motort, az invertert és a nyomatékváltót. A magas teljesítmény és hatékonyság elérése érdekében egyre több elektromos járműbe integrálják a teljesítményelektronikai vezérlőket, beleértve az DC-DC konvertereket és az onboard töltőket (OBC). Emellett bizonyos gyártók szintén fejlesztik saját X-in-1 platformjaikat, amelyek több funkciót integrálnak a különböző modell típusokhoz. Ezek a rendszerek összetettek, így a magas minőség fenntartása kihívást jelent, beleértve a rendszerfelügyeleti megoldásokat is.

Ahhoz, hogy megoldást találjanak erre a komplexitásra, a két japán gyártó kombinálja technológiáját - a Nidec motor technológiáját a Renesas félvezető technológiájával. Az első eredményeket 2023 végére tervezik publikálni, ami már nem is 3–in-1, hanem 6-in-1 rendszer lesz és tartalmazni fog egy DC-DC konvertert, OBC-t és teljesítményelosztó egységet (PDU), valamint az elektromotort, az invertert és a nyomatékváltót.

A japán fejlesztők 2024-re pedig egy integrált X-in-1 rendszer kifejlesztését is célul tűzték ki, ami tartalmazni fog egy akkumulátormenedzsment rendszert (BMS) és további komponenseket. A már említett első megoldás még SiC (szilícium-karbid) alapú teljesítményeszközöket fog tartalmazni, míg a másodikban a DC-DC és OBC teljesítményeszközöket GaN (gallium-nitrát) váltja fel.

Miért Gallium-Nitrát?

A gallium-nitrát (GaN) előretörése a félvezető technológiában számos előnyös tulajdonságának köszönhető. Ezek közé tartoznak:

Magas teljesítmény és hatékonyság: A GaN alapú félvezetők lehetővé teszik a magasabb teljesítményű és hatékonyabb elektromos áramkörök kialakítását. A GaN tranzisztorok és diódák alacsony ellenállással és alacsony vezetési veszteséggel rendelkeznek, ami azt eredményezi, hogy kevesebb hő termelődik, ezáltal jobb hatásfokkal működnek.

Nagy frekvenciájú működés: A GaN félvezetők nagyon gyorsan kapcsolhatnak és magas frekvenciákon működhetnek. Ez lehetővé teszi a kisebb méretű és könnyebb áramkörök kialakítását, ami különösen fontos a mobil eszközök és vezeték nélküli kommunikáció területén.

Alacsony kapacitás és késleltetés: A GaN félvezetők kis bemeneti és kimeneti kapacitással rendelkeznek és gyorsan váltanak állapotot. Ez jelentősen csökkenti a késleltetést és lehetővé teszi a gyorsabb és pontosabb áramkör működést.

Magas hőmérsékleti stabilitás: A GaN félvezetők kiváló hőmérsékleti stabilitással rendelkeznek, ami lehetővé teszi a megnövelt működési hőmérsékletet anélkül, hogy csökkenne a teljesítmény.

Kisebb méret és súly: A GaN félvezetők kompakt méretűek és kis súlyúak, ami lehetővé teszi a kisebb, könnyebb és hatékonyabb eszközök és áramkörök kialakítását.

Mindezek a tulajdonságok különösen előnyösek az elektromos járművek, 5G hálózatok, tápegységek és egyéb magas teljesítményű, magas frekvenciás alkalmazások területén, ahol a hatékonyság, megbízhatóság és teljesítmény kulcsfontosságú tényezők. A GaN félvezetők használata lehetővé teszi az áramkörök fejlesztését és optimalizálását az újgenerációs technológiák igényeinek kielégítésére.

Visszatérve a gyártókhoz: „Ahogy a Nidec 50. évfordulóját ünnepeljük, jelentős kihívást jelent a világelső X-in-1 rendszer kifejlesztése, ami visszavezet a világ legjobb innovációinak előmozdításához” - mondta Mitsuya Kishida, a Nidec autóipari motorokért és elektronikus vezérlőkért felelős ügyvezető alelnöke.

"Az autóipari technológia erősségének kihasználásával és a Renesas-szal közösen kidolgozott PoC-k fejlesztésével a célunk az, hogy vezető szerepet töltsünk be a világ vezető e-tengely szolgáltatójaként."

"Nagyon örülünk, hogy bejelenthetjük együttműködésünket a Nidec-kel, akiknek kivételes sikertörténete van az e-tengelyek területén" - mondta Vivek Bhan, a Renesas High Performance Computing, Analog és Power Solutions csoportjának fő alelnöke, együtt generál igazgatója.
 

Végül: mi a PoC betűszó jelentése?

Feltesszük a kérdést azért, mert szinte hetente új szakszavakat és betűszavakat tanulunk. A PoC (Proof of Concept) rövidítés a "koncepció bizonyítása" kifejezést jelenti szabad fordításban. Ez egy olyan folyamat, amely során egy új ötlet, technológia vagy termék előzetes tesztelése és értékelése történik annak biztosítása érdekében, hogy működőképes és hatékony legyen a gyakorlati alkalmazásban.

A PoC kifejezést gyakran a termék fejlesztésének korai szakaszában alkalmazzák, hogy a konstruktőrök felmérhessék az ötlet vagy technológia valóságos működését, előnyeit és korlátait. Az ilyen tesztek segítenek megtapasztalni, hogy az adott koncepció valóban működőképes és életképes-e, mielőtt nagyobb erőforrásokat fektetnének bele a végleges termék vagy rendszer fejlesztésébe.

A sikeres PoC után a projekt előrehaladhat a továbbfejlesztés, finomítás és véglegesítés fázisába.

Forrás: automotivepowertraintechnologyinternational.com, renesas.com