질화 갈륨은 실리콘을 대체하고 있으며 더 큰 전력 밀도와 더 높은 에너지 효율이 필요한 응용 분야에서 점점 더 많이 사용됩니다. 중단없는 연결성을 제공하는 열쇠로서, 많은 데이터 센터는 점점 인기있는 반도체 기술에 의존하여 에너지 효율과 전력 밀도를 향상시킵니다. .
일반적으로 GAN으로 알려진 갈륨 질화물 기술은 고전압 응용 분야에 점점 더 많이 사용되는 광대역 GAP 반도체 재료입니다. 이 응용 프로그램에는 전력 밀도가 높고 에너지 효율이 높을수록 전력 공급 장치가 필요합니다. 데이터 센터 외에도 이러한 애플리케이션에는 HVAC 시스템, 통신 전원 공급 장치, 태양 광 인버터 및 랩톱 충전 용품이 포함됩니다.
Texas Instruments의 Gan Product Line의 책임자 인 David Snook은 다음과 같이 말했습니다 : '질화 질화물은 다양한 응용 분야에서 전력 밀도를 높이고 전력 시스템 및 전력 효율성을 향상시키는 데 중요한 단계입니다. 설계에 GAN을 사용하는 회사의 수는 빠르게 증가하고 있습니다. 전력 소비를 낮추고 효율성 향상이 중요합니다. '
60 년 이상, 실리콘은 교류 전류 (AC)를 직접 전류 (DC)로 변환 한 다음 다양한 응용 프로그램의 요구에 따라 휴대 전화에서 산업용 로봇으로 변환하는 반도체 전력 관리 구성 요소의 기초였습니다. 한 가지로 충분합니다. 구성 요소가 개선되고 최적화됨에 따라 실리콘의 물리적 특성이 잘 활용되었습니다. 오늘날 실리콘은 크기가 증가하지 않고 필요한 주파수에서 더 많은 전력을 제공 할 수 없습니다.
결과적으로 지난 10 년 동안 많은 회로 설계자들은 소규모 공간에서 더 높은 전력을 달성하기 위해 간으로 향했습니다. 많은 디자이너는 주로 세 가지 요소로 인해 미래의 혁신에 대한 기술의 잠재력에 대해 확신합니다.
반도체 적용으로서 GAN은 실리콘에 비교적 새로운 것이지만 수년간 개발되어 특정 신뢰성이 있습니다. Texas Instruments Gan Chips는 4 천만 시간 이상의 신뢰성 테스트를 통과했습니다. 데이터 센터와 같은 까다로운 응용 프로그램에서도 그 효과가 분명합니다.
David는 다음과 같이 말했습니다 : '소비자와 기업이 인공 지능, 클라우드 컴퓨팅 및 산업 자동화와 같은 애플리케이션에 대한 많은 양의 데이터를 계속 요구함에 따라, 전 세계적으로 점점 더 많은 데이터 센터가 필요합니다. 에너지 소비를 손상시키지 않고 온라인으로 갈 수 있도록 데이터 센터를 추가 할 수 있도록 데이터 센터를 추가 할 수 있도록,보다 효율적인 서버 전원 공급 장치는 이러한 유형의 전원 공급 장치를 달성하기위한 핵심 기술입니다.
GAN은 이제 칩 레벨 기준으로 실리콘보다 비싸지 만 GAN이 초기 투자의 가치를 능가하는 전반적인 시스템 비용 장점, 효율성 및 전력 밀도 개선이 더 비쌉니다. 예를 들어, 100 메가 와트 데이터 센터에서 GAN 기반 전력 관리 시스템을 사용하면 10 년 동안 에너지 비용이 7 백만 달러를 절약 할 수 있지만 효율성은 0.8%에 불과합니다. 절약 된 에너지는 1 년 동안 80,000 채의 주택, 또는 작은 도시의 크기에 전력을 공급하기에 충분합니다.
Texas Instruments의 Power Design Services Group의 총괄 책임자 인 Robert Taylor는“Gan Technology는 더 높은 주파수로 운영 될 수있어 재료 비용이 낮은 일부 토폴로지 및 아키텍처를 가능하게합니다. '높은 작동 주파수 덕분에 엔지니어는 설계에서 더 작은 추가 구성 요소를 선택할 수 있으며 실리콘이 지원하지 않는 토폴로지를 제공하여 엔지니어는 전원 설계를 최적화 할 수있는 유연성을 제공합니다. '
GAN FET에는 전용 게이트 드라이버가 필요하므로 추가 설계 시간과 노력을 의미합니다. 그러나 Texas Instruments는 게이트 드라이버와 일부 보호 기능을 칩에 통합하여 GAN 디자인을 단순화했습니다.
David는 다음과 같이 말했습니다 : '통합 드라이버는 성능을 향상시키고 더 높은 전력 밀도와 더 높은 스위치 주파수를 제공하여 효율성을 향상시키고 전체 시스템 크기를 줄입니다. 통합은 GAN을 사용하여 큰 성능 이점을 제공하고 설계를 단순화하여 디자이너 가이 기술을 더 많이 활용할 수 있도록합니다. '.
