3 grunner til at galliumnitrid (GaN) revolusjonerer strømstyring

Galliumnitrid erstatter silisium og blir i økende grad brukt i applikasjoner som krever større krafttetthet og høyere energieffektivitet. Som nøkkelen til å gi uavbrutt tilkobling, er mange datasentre avhengige av den stadig mer populære halvledeteknologien for å forbedre energieffektiviteten og krafttettheten. .

Galliumnitridteknologi, ofte kjent som GaN, er et bredbånds halvledermateriale som i økende grad brukes i høyspenningsapplikasjoner. Disse applikasjonene krever strømforsyning med større strømtetthet, høyere energieffektivitet, høyere koblingsfrekvens, bedre termisk styring og mindre størrelse. I tillegg til datasentre inkluderer disse applikasjonene HVAC -systemer, kommunikasjonsstrømforsyninger, solcelleomformere og laptop -ladeforsyninger.

Lær hvordan GaN skyver grensene for krafttetthet og effektivitet.

David Snook, sjef for GaN -produktlinjen på Texas Instruments, sa: 'Galliumnitrid er et kritisk skritt mot å øke krafttettheten og forbedre kraftsystemet og krafteffektiviteten i en rekke applikasjoner. Antall selskaper som bruker GAN i designene deres vokser raskt. Å senke strømforbruket og forbedre effektiviteten er Crucial.

I mer enn 60 år har silisium vært grunnlaget for Semiconductor Power Management -komponenter som konverterer vekselstrøm (AC) til likestrøm (DC) og deretter konverterer DC -spenningsinngangen i henhold til behovene til en rekke applikasjoner, fra mobiltelefoner til industrielle roboter. En ting er nok. Ettersom komponentene er forbedret og optimalisert, har de fysiske egenskapene til silisium blitt brukt til god bruk. I dag kan ikke silisium levere mer kraft ved de nødvendige frekvensene uten å øke størrelsen.

Som et resultat har mange kretsdesignere i løpet av det siste tiåret vendt seg til GaN for å oppnå høyere kraft i mindre områder. Mange designere er trygge på teknologiens potensial for fremtidige innovasjoner, først og fremst på grunn av tre faktorer:

Årsak 1: GaN har utviklet seg.

Som en halvlederapplikasjon, selv om GaN er relativt ny for silisium, har den blitt utviklet i mange år og har viss pålitelighet. Texas Instruments GaN -brikker har passert mer enn 40 millioner timers pålitelighetstesting. Effektiviteten er tydelig selv i krevende applikasjoner som datasentre.

David sa: 'Ettersom forbrukere og bedrifter fortsetter å kreve økende mengder data for applikasjoner som kunstig intelligens, skyberegning og industriell automatisering, er det behov for flere datasentre over hele verden. For å sikre at datasentre kan legges til uten overdreven å gå på nettet uten å gå på akkord med energiforbruket, må en mer effektiv serverforsyning.

Årsak 2: Design på systemnivå ved bruk av GaN sparer kostnader.

Selv om GaN nå er dyrere enn silisium på brikknivå, kostnadsfordeler de samlede systemene, effektiviteten og forbedringene av krafttettheten som GaN bringer mer enn oppveier verdien av den første investeringen. For eksempel kan bruk av et GaN-basert strømstyringssystem i et 100-megawatt datasenter spare 7 millioner dollar i energikostnader over 10 år, selv med en effektivitetsgevinst på bare 0,8%. Energien som spares er nok til å drive 80 000 hjem, eller om størrelsen på en liten by, i et år.

'GaN -teknologi kan operere med høyere frekvenser, som muliggjør noen topologier og arkitekturer med lavere regning av materialkostnader, ' sa Robert Taylor, daglig leder for Texas Instruments 'Power Design Services Group. 'Takket være de høyere driftsfrekvensene, kan ingeniører også velge mindre tilleggskomponenter i designen gir topologier som ikke er støttet av silisium, noe som gir ingeniører fleksibilitet til å optimalisere strømdesignene sine. '

Årsak 3: Forbedret ytelse og brukervennlighet gjennom integrasjon.

GaN FET krever dedikerte portførere, noe som betyr ekstra designtid og krefter. Imidlertid har Texas Instruments forenklet GaN -design ved å integrere GATE -drivere og noen beskyttelsesfunksjoner i brikken.

David sa: 'Integrerte drivere hjelper til med å forbedre ytelsen og gi høyere strømtetthet og høyere koblingsfrekvens, og dermed forbedre effektiviteten og redusere den totale systemstørrelsen. Integrasjon gir enorme ytelsesfordeler og forenkler design ved bruk av GaN, slik at designere kan dra nytte av denne teknologien i større grad.