Προβολές: 0 Συγγραφέας: Επεξεργαστής ιστότοπου Χρόνος δημοσίευσης: 2024-04-16 Προέλευση: Τοποθεσία
Το νιτρίδιο του γαλλίου αντικαθιστά το πυρίτιο και χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε εφαρμογές που απαιτούν μεγαλύτερη πυκνότητα ισχύος και υψηλότερη ενεργειακή απόδοση. Ως κλειδί για την παροχή αδιάλειπτης συνδεσιμότητας, πολλά κέντρα δεδομένων βασίζονται στην όλο και πιο δημοφιλή τεχνολογία ημιαγωγών για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης και της πυκνότητας ισχύος. .
Η τεχνολογία νιτριδίου του γαλλίου, κοινώς γνωστή ως GAN, είναι ένα υλικό ημιαγωγού ευρείας ζώνης που χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε εφαρμογές υψηλής τάσης. Αυτές οι εφαρμογές απαιτούν τροφοδοτικά με μεγαλύτερη πυκνότητα ισχύος, υψηλότερη ενεργειακή απόδοση, υψηλότερη συχνότητα μεταγωγής, καλύτερη θερμική διαχείριση και μικρότερο μέγεθος. Εκτός από τα κέντρα δεδομένων, αυτές οι εφαρμογές περιλαμβάνουν συστήματα HVAC, τροφοδοτικά επικοινωνιών, φωτοβολταϊκούς μετατροπείς και προμήθειες φόρτισης φορητών υπολογιστών.
Ο David Snook, επικεφαλής της σειράς προϊόντων Gan στο Texas Instruments, δήλωσε: 'Το νιτρίδιο του γαλλίου είναι ένα κρίσιμο βήμα προς την αύξηση της πυκνότητας ισχύος και τη βελτίωση του συστήματος ισχύος και της απόδοσης ισχύος σε μια ποικιλία εφαρμογών.
Για περισσότερα από 60 χρόνια, το πυρίτιο αποτελεί το θεμέλιο των συστατικών διαχείρισης ισχύος ημιαγωγών που μετατρέπουν το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) σε άμεσο ρεύμα (DC) και στη συνέχεια μετατρέπουν την είσοδο τάσης DC ανάλογα με τις ανάγκες μιας ποικιλίας εφαρμογών από κινητά τηλέφωνα σε βιομηχανικά ρομπότ. Ένα πράγμα είναι αρκετό. Καθώς τα εξαρτήματα έχουν βελτιωθεί και βελτιστοποιηθεί, οι φυσικές ιδιότητες του πυριτίου έχουν χρησιμοποιηθεί. Σήμερα, το πυρίτιο δεν μπορεί να προσφέρει περισσότερη ισχύ στις απαιτούμενες συχνότητες χωρίς να αυξάνει το μέγεθος.
Ως αποτέλεσμα, κατά την τελευταία δεκαετία, πολλοί σχεδιαστές κυκλωμάτων έχουν μετατραπεί στο Gan για να επιτύχουν υψηλότερη ισχύ σε μικρότερους χώρους. Πολλοί σχεδιαστές είναι σίγουροι για τις δυνατότητες της τεχνολογίας για μελλοντικές καινοτομίες, κυρίως λόγω τριών παραγόντων:
Ως εφαρμογή ημιαγωγών, αν και το GAN είναι σχετικά νέο για το πυρίτιο, έχει αναπτυχθεί εδώ και πολλά χρόνια και έχει κάποια αξιοπιστία. Το Texas Instruments Gan Chips έχει περάσει πάνω από 40 εκατομμύρια ώρες δοκιμών αξιοπιστίας. Η αποτελεσματικότητά του είναι εμφανής ακόμη και σε απαιτητικές εφαρμογές όπως τα κέντρα δεδομένων.
Ο Δαβίδ δήλωσε: 'Καθώς οι καταναλωτές και οι επιχειρήσεις συνεχίζουν να απαιτούν αυξανόμενες ποσότητες δεδομένων για εφαρμογές όπως η τεχνητή νοημοσύνη, ο υπολογιστής του cloud και η βιομηχανική αυτοματοποίηση, όλο και περισσότερα κέντρα δεδομένων απαιτούνται σε όλο τον κόσμο.
Παρόλο που το Gan είναι πλέον πιο ακριβό από το πυρίτιο σε βάση σε επίπεδο τσιπ, τα συνολικά πλεονεκτήματα κόστους του συστήματος, η αποτελεσματικότητα και η βελτίωση της πυκνότητας ισχύος που η GAN φέρνει περισσότερο από την αντιστάθμιση της αξίας της αρχικής επένδυσης. Για παράδειγμα, η χρήση ενός συστήματος διαχείρισης ενέργειας με βάση το GAN σε ένα κέντρο δεδομένων 100 megawatt θα μπορούσε να εξοικονομήσει 7 εκατομμύρια δολάρια σε ενεργειακό κόστος άνω των 10 ετών, ακόμη και με κέρδος απόδοσης μόλις 0,8%. Η εξοικονόμηση ενέργειας είναι αρκετή για να τροφοδοτήσει 80.000 σπίτια, ή περίπου το μέγεθος μιας μικρής πόλης, για ένα χρόνο.
'Η τεχνολογία GAN μπορεί να λειτουργήσει σε υψηλότερες συχνότητες, η οποία επιτρέπει ορισμένες τοπολογίες και αρχιτεκτονικές με χαμηλότερο κόστος υλικών, δήλωσε ο Robert Taylor, γενικός διευθυντής της ομάδας υπηρεσιών σχεδιασμού Power Design Texas Instruments. 'Χάρη στις υψηλότερες συχνότητες λειτουργίας, οι μηχανικοί μπορούν επίσης να επιλέξουν μικρότερα πρόσθετα εξαρτήματα στο σχεδιασμό παρέχουν τοπολογίες που δεν υποστηρίζονται από πυρίτιο, δίνοντας στους μηχανικούς την ευελιξία να βελτιστοποιήσουν τα σχέδια ισχύος τους.
Οι Gan FETs απαιτούν ειδικούς οδηγούς πύλης, που σημαίνει πρόσθετο χρόνο και προσπάθεια σχεδιασμού. Ωστόσο, το Texas Instruments έχει απλοποιήσει το σχεδιασμό GAN ενσωματώνοντας τους οδηγούς πύλης και ορισμένα χαρακτηριστικά προστασίας στο τσιπ.
Ο David δήλωσε: 'Οι ενσωματωμένοι οδηγοί συμβάλλουν στη βελτίωση της απόδοσης και στην παροχή υψηλότερης πυκνότητας ισχύος και υψηλότερης συχνότητας μεταγωγής, βελτιώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα και τη μείωση του συνολικού μεγέθους του συστήματος.
