Angesichts des weltweit steigenden Energiebedarfs durch KI-Rechenzentren, Elektrofahrzeuge und andere energieintensive Anwendungen hat Onsemi vertikale Galliumnitrid-Leistungshalbleiter (vGaN) eingeführt, die neue Maßstäbe in Bezug auf Leistungsdichte, Effizienz und Robustheit für diese Anwendungen setzen. Diese GaN-on-GaN-Leistungshalbleiter der nächsten Generation leiten den Strom vertikal durch den Verbindungshalbleiter und ermöglichen so höhere Betriebsspannungen und schnellere Schaltfrequenzen. Dies führt zu Energieeinsparungen und ermöglicht kleinere und leichtere Systeme in KI-Rechenzentren, Elektrofahrzeugen (EVs), erneuerbaren Energien sowie in der Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Sicherheit.
Wesentliche Leistungsmerkmale
Die proprietäre GaN-on-GaN-Technologie leitet Strom vertikal bei höheren Spannungen und ermöglicht so ein schnelleres Schalten und kompaktere Designs.
Die Lösung kann Energieverluste und Wärme reduzieren und Verluste um fast 50 Prozent senken.
Entwickelt vom Forschungs- und Entwicklungsteam von Onsemi in Syracuse, New York; über 130 Patente für grundlegende Prozess-, Gerätearchitektur-, Fertigungs- und Systeminnovationen.
Onsemi stellt Early-Access-Kunden sowohl 700-V- als auch 1.200-V-Geräte zur Verfügung.
Was ist neu?
Die vGaN-Technologie von Onsemi ist eine Leistungshalbleitertechnologie, die neue Maßstäbe in Sachen Effizienz, Leistungsdichte und Robustheit für das Zeitalter der KI und Elektrifizierung setzt. Entwickelt und hergestellt in der Onsemi-Fabrik in Syracuse, NY, hält Onsemi über 130 weltweite Patente, die eine Reihe grundlegender Prozess-, Gerätedesign-, Fertigungs- und Systementwicklungen für die vertikale GaN-Technologie abdecken.
„Vertikales GaN ist ein Meilenstein für die Branche und festigt die Führungsposition von Onsemi in Sachen Energieeffizienz und Innovation. Da Elektrifizierung und KI die Branchen neu gestalten, ist Effizienz zum neuen Maßstab für den Fortschritt geworden. Die Aufnahme von vertikalem GaN in unser Leistungsportfolio bietet unseren Kunden das ultimative Toolkit für unübertroffene Leistung. Mit diesem Durchbruch definiert Onsemi die Zukunft, in der Energieeffizienz und Leistungsdichte die Währung der Wettbewerbsfähigkeit sind“, so Dinesh Ramanathan, Senior Vice President of Corporate Strategy, Onsemi.
Warum das wichtig ist
Die Welt tritt in eine neue Ära ein, in der Energie den technologischen Fortschritt entscheidend einschränkt. Von Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energien bis hin zu KI-Rechenzentren, die mittlerweile mehr Strom verbrauchen als manche Städte, steigt die Nachfrage nach Strom schneller als unsere Fähigkeit, ihn effizient zu erzeugen und zu liefern. Jedes eingesparte Watt zählt jetzt.
Die vGaN-Technologie von Onsemi wurde entwickelt, um hohe Spannungen in einem monolithischen Chip – 1.200 Volt und mehr – zu verarbeiten und hohe Ströme mit hoher Frequenz und überragender Effizienz zu schalten. Mit dieser Technologie gebaute High-End-Stromversorgungssysteme können Verluste um fast 50 Prozent reduzieren und durch den Betrieb bei höheren Frequenzen auch die Größe, einschließlich passiver Bauteile wie Kondensatoren und Induktoren, um einen ähnlichen Betrag verringern. Darüber hinaus sind vGaN-Bauteile im Vergleich zu handelsüblichen lateralen GaN-Bauteilen etwa dreimal kleiner. Damit eignet sich vGaN von Onsemi für kritische Hochleistungsanwendungen, bei denen Leistungsdichte, thermische Leistung und Zuverlässigkeit von größter Bedeutung sind, darunter:
KI-Rechenzentren: Reduzierte Komponentenanzahl, erhöhte Leistungsdichte für 800-V-DC/DC-Wandler für KI-Rechensysteme zur deutlichen Senkung der Kosten pro Rack.
Elektrofahrzeuge: Kleinere, leichtere und effizientere Wechselrichter für eine größere Reichweite von Elektrofahrzeugen.
Ladeinfrastruktur: Schnellere, kleinere und robustere Ladegeräte.
Erneuerbare Energien: Höhere Spannungsfestigkeit, geringere Energieverluste für Solar- und Windwechselrichter.
Energiespeichersysteme (ESS): Schnelle, effiziente, bidirektionale Energie mit hoher Dichte für Batteriekonverter und Mikronetze.
Industrielle Automatisierung: Kleinere, kühlere, effizientere Motorantriebe und Robotik.
Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Sicherheit: Höhere Leistung, verbesserte Robustheit und kompaktere Designs.
So funktioniert es
Die meisten handelsüblichen GaN-Bauelemente basieren auf einem Substrat, das nicht aus GaN besteht – in erster Linie Silizium oder Saphir. Für Bauelemente mit sehr hoher Spannung verwendet vGaN von Onsemi eine GaN-on-GaN-Technologie, bei der der Strom vertikal durch den Chip fließt und nicht über dessen Oberfläche. Dieses Design bietet eine höhere Leistungsdichte, größere thermische Stabilität und robuste Leistung unter extremen Bedingungen. Mit diesen Vorteilen übertrifft vGaN sowohl GaN-auf-Silizium- als auch GaN-auf-Saphir-Bauelemente und bietet eine höhere Spannungsfestigkeit, eine höhere Schaltfrequenz, überlegene Zuverlässigkeit und verbesserte Robustheit. Dies ermöglicht die Entwicklung kleinerer, leichterer und effizienterer Stromversorgungssysteme mit geringeren Kühlungsanforderungen und niedrigeren Gesamtsystemkosten. Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:
Höhere Leistungsdichte: Vertikales GaN kann höhere Spannungen und größere Ströme bei geringerem Platzbedarf verarbeiten.
Höhere Effizienz: Reduziert Energieverluste bei der Energieumwandlung, wodurch weniger Wärme entsteht und die Kühlkosten sinken.
Kompakte Systeme: Eine höhere Schaltfrequenz reduziert die Größe passiver Komponenten wie Kondensatoren und Induktoren.
