حالة اعتماد GaN
ما هي العوامل التي تؤثر على اعتماد نيتريد الغاليوم عبر مجموعة واسعة من تطبيقات إدارة الطاقة؟ في هذه المقالة، سوف نستكشف التعليقات التي تلقتها شركة EPC من العملاء الذين قمنا بزيارتهم على مدار الـ 13 عامًا الماضية والتي كانت الشركة تقوم فيها بالإنتاج بكميات كبيرة. اعتمد المئات والمئات من العملاء أجهزة GaN الخاصة بشركة EPC وقدموا تعليقات حول الصعوبات التي واجهوها على طول الطريق:
- هل ستعمل أجهزة GaN الصغيرة في الدوائر بالإضافة إلى دوائر MOSFET السيليكونية الأكبر حجمًا؟
- ما مدى سهولة استخدام جهاز أصغر بـ 10 مرات من MOSFET الذي يحل محله؟
- هل الأجهزة موثوقة؟
- هل تكلفة GaN أكثر؟
دعونا نلقي نظرة أولاً على مكان استخدام GaN اليوم. يوضح الرسم البياني الدائري في الشكل 1 توزيعًا لإيرادات EPC في عام 2022 حسب قطاع السوق. كما ترون، الجزء الأكبر هو الفضاء. تم إرسال أكثر من 100000 وحدة GaN إلى الفضاء بين المدار الأرضي المنخفض والمدار المتزامن مع الأرض في عام 2022. وفي عام 2023، نتوقع إرسال أكثر من 200000 وحدة إلى الفضاء.
ثاني أكبر قطاع هو السيارات والتنقل الإلكتروني، وهو تطبيق آخر يتطلب الكثير من المتطلبات. القطاع الثالث الأكثر استخدامًا هو حوسبة المؤسسات، وعادةً ما يكون ذلك متطلبًا للغاية، خاصة في الأجهزة المتطورة. والتطبيق الأسرع نموًا هو الطاقة الشمسية، حيث تؤدي التغيرات في طوبولوجيا منشآت الطاقة الشمسية السكنية إلى النمو السريع.
حجم أصغر وأداء أفضل
يوضح الشكل 2 مقارنة بين EPC2619 FET وجهاز سيليكون قياسي أكبر حجمًا بمقدار 8 مرات وأقل بنسبة 30% في RDS (على). على الرغم من هذه العوامل، فإن كفاءة جهاز GaN أعلى بنقطتين مئويتين من MOSFET – أي فقدان طاقة أقل بنسبة 40%!
سهولة الاستعمال
قدمت EPC مؤخرًا مجموعة كاملة من أجهزة الطاقة في حزم PQFN التي تقلل الحساسية عند التعامل دون التأثير على الأداء الحراري. يوجد أيضًا خط من الدوائر المتكاملة من EPC التي تقضي على مشاكل التخطيط والمحاثة الطفيلية التي يتم تضخيمها من خلال سرعة التبديل العالية لـ GaN مقارنة بالسيليكون.
يستضيف موقع EPC مجموعة أدوات التصميم Power Bench التي تساعد المصممين على تنفيذ التصميم من المرة الأولى بأقل تكلفة. يشتمل Power Bench على أدوات لاختيار المكون الصحيح، ومرجع ترافقي يسمح للمصمم بمقارنة التكلفة وفقدان الطاقة مع الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة ذات التصنيف المماثل، ومساعد التصميم الحراري الذي يساعد في إنشاء نظام حراري يستخرج أقصى قدر من الأداء تصميم GaN.
مصداقية
GaN عبارة عن شبه موصل واسع النطاق، وبالتالي يحتوي على رابطة كيميائية أكثر إحكامًا بين ذرات الغاليوم والنيتروجين مقارنةً بذرات السيليكون في جهاز السيليكون. وقد أدى ذلك إلى إنتاج أجهزة أصغر حجمًا، وأكثر قوة، وأكثر موثوقية، وأقل حساسية للتأثيرات الحرارية.
يعد الاعتماد الشامل لـ GaN في الأقمار الصناعية المذكورة سابقًا أحد الأمثلة على الموثوقية المثبتة. يشتهر مصممو الأقمار الصناعية بكونهم محافظين للغاية فيما يتعلق بالتقنيات الجديدة. ظلت أجهزة GaN في الفضاء لعدة سنوات بعد خضوعها لملايين الساعات من الاختبارات والتجارب. مصممو السيارات أيضًا محافظون جدًا. لقد أثبتت أجهزة GaN كفاءتها وأيضًا موثوقيتها في تطبيقات السيارات وهي موجودة في المركبات منذ أكثر من ثماني سنوات.
يكلف
لا يزال هناك اعتقاد قديم بأن GaN أغلى من السيليكون، وهذا ببساطة غير صحيح. لتبديد هذه الأسطورة، في عام 2023، أنشأت EPC جناحًا في كل من APEC وPCIM Europe لتحدي المهندسين لإحضار رقم جزء MOSFET الخاص بهم حتى نتمكن من مقارنة الأسعار بأجهزة GaN المكافئة. فيما يلي النتائج: من بين 154 شخصًا شاركوا في التحدي، وجد 65% منهم أن أسعار EPC كانت أقل، واختار 12% أجزاء كانت خارج نطاق منتجات EPC وفي 23% فقط من الحالات كان سعر EPC أعلى.
خاتمة
يعتمد اعتماد أجهزة GaN على تصورات العملاء وأساطيرهم. تعتمد هذه الخرافات في الغالب على الأجيال الأقدم والأقدم من تقنية GaN ولكنها لا تزال ترن في آذان المصممين.
كل ذلك يختفي بسرعة، والمتبنون الأوائل هم من يتمتعون بميزة واضحة على المتبنين المتأخرين. عندما تتغير التكنولوجيا، يجد أولئك الذين لا يتكيفون أنفسهم في موقف خلف منافسيهم.
تفضل بزيارة الكتاب الإلكتروني للحصول على المقالة كاملة
اكتشاف المزيد من موقع 5 كيلو
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
