3 grunde til, at galliumnitrid (GAN) revolutionerer strømstyring

Galliumnitrid erstatter silicium og bruges i stigende grad i anvendelser, der kræver større effekttæthed og højere energieffektivitet. Som nøglen til at tilvejebringe uafbrudt forbindelse, er mange datacentre afhængige af den stadig mere populære halvlederteknologi for at forbedre energieffektivitet og effekttæthed. .

Gallium nitrid-teknologi, almindeligvis kendt som GaN, er et bredt båndgap halvledermateriale, der i stigende grad bruges i højspændingsapplikationer. Disse applikationer kræver strømforsyning med større effekttæthed, højere energieffektivitet, højere skiftfrekvens, bedre termisk styring og mindre størrelse. Foruden datacentre inkluderer disse applikationer HVAC -systemer, kommunikationskraftforsyninger, fotovoltaiske invertere og laptop opladningsforsyninger.

Lær, hvordan GAN skubber grænserne for effekttæthed og effektivitet.

David Snook, leder af GAN -produktlinien på Texas Instruments, sagde: 'Gallium -nitrid er et kritisk skridt i retning af at øge strømtætheden og forbedre kraftsystemet og effekteffektiviteten i en række anvendelser. Antallet af virksomheder, der bruger GAN i deres design, vokser hurtigt. Sænkning af strømforbrug og forbedring af effektiviteten er afgørende. '

I mere end 60 år har Silicon været grundlaget for Semiconductor Power Management Components, der konverterer vekslende strøm (AC) til jævnstrøm (DC) og derefter konverterer DC -spændingsindgangen i henhold til behovene i forskellige applikationer, fra mobiltelefoner til industrielle robotter. En ting er nok. Da komponenter er blevet forbedret og optimeret, er de fysiske egenskaber ved silicium blevet brugt godt. I dag kan silicium ikke levere mere strøm ved de krævede frekvenser uden stigende størrelse.

Som et resultat har mange kredsløbsdesignere i det sidste årti vendt sig til GaN for at opnå højere magt i mindre rum. Mange designere er sikre på teknologiens potentiale for fremtidige innovationer, primært på grund af tre faktorer:

Årsag 1: Gan har udviklet sig.

Som en halvlederpåføring, selvom GAN er relativt ny på silicium, er den udviklet i mange år og har en vis pålidelighed. Texas Instruments GaN -chips har bestået mere end 40 millioner timers pålidelighedstest. Dets effektivitet er tydelig, selv i krævende applikationer såsom datacentre.

David sagde: 'Da forbrugere og virksomheder fortsætter med at kræve stigende mængder af data til applikationer såsom kunstig intelligens, cloud computing og industriel automatisering, er der behov for flere og flere datacentre rundt om i verden. For at sikre, at datacentre kan tilføjes uden overdreven at gå online uden at gå på kompromis med energiforbruget, skal der opnås en mere effektiv serverforsyning, og GAN er den vigtigste teknologi til at opnå denne type strømforsyning. '

Årsag 2: Design på systemniveau ved hjælp af GaN sparer omkostninger.

Selvom GAN nu er dyrere end silicium på chipniveau-basis, forbedrer de samlede systemomkostningsfordele, effektivitet og effekttæthedsforbedringer, som GAN bringer mere end værdien af ​​den oprindelige investering. For eksempel kunne brug af et GAN-baseret strømstyringssystem i et 100-megawatt datacenter spare 7 millioner dollars i energiomkostninger over 10 år, selv med en effektivitetsgevinst på kun 0,8%. Den sparede energi er nok til at drive 80.000 hjem eller på størrelse med en lille by i et år.

'GaN -teknologi kan fungere ved højere frekvenser, hvilket muliggør nogle topologier og arkitekturer med lavere regning af materialeromkostninger, ' sagde Robert Taylor, general manager for Texas Instruments 'Power Design Services Group. 'Takket være de højere driftsfrekvenser kan ingeniører også vælge mindre ekstra komponenter i designet giver topologier, der ikke understøttes af silicium, hvilket giver ingeniører fleksibiliteten til at optimere deres effektdesign. '

Årsag 3: Forbedret ydelse og brugervenlighed gennem integration.

GaN FET'er kræver dedikerede portdrivere, hvilket betyder yderligere designtid og kræfter. Imidlertid har Texas Instruments forenklet GaN -design ved at integrere gate -drivere og nogle beskyttelsesfunktioner i chippen.

David sagde: 'Integrerede drivere hjælper med at forbedre ydeevnen og give højere effekttæthed og højere skiftfrekvens og derved forbedre effektiviteten og reducere den samlede systemstørrelse. Integration giver enorme ydelsesfordele og forenkler design ved hjælp af GAN, hvilket giver designere mulighed for at drage fordel af denne teknologi i større grad. '