Onsemi تكشف عن EliteSiC M3e MOSFETs لتطبيقات الطاقة العالية

وسط تصاعد أزمات المناخ وارتفاع الطلب العالمي على الطاقة، تلتزم الحكومات والصناعات بأهداف مناخية طموحة للتخفيف من الأثر البيئي وتأمين مستقبل مستدام. ومن الأمور الأساسية لهذه الجهود الانتقال إلى الكهرباء، والحد من انبعاثات الكربون، وتبني الطاقة المتجددة. وفي خطوة مهمة لتسريع هذا التحول، قدمت شركة onsemi أحدث منصة لتكنولوجيا كربيد السيليكون: EliteSiC M3e MOSFETs.

تم تقديم عملية الكشف، بقيادة الدكتور مرينال داس، المدير الأول لحلول الطاقة التسويقية في onsemi، في جلسة مفصلة سلطت الضوء على إمكانات التكنولوجيا وتأثيرها. الدكتور داس، 30 عامًا من الخبرة في الصناعة وحاصل على درجة الدكتوراه. في SiC MOSFETs، شدد على الرحلة التحويلية لتكنولوجيا SiC على مدى العقود الثلاثة الماضية.

وقال الدكتور داس: “لقد كانت رحلة مذهلة أن نرى التكنولوجيا الناشئة تصل إلى ما هي عليه اليوم، وتسير نحو أهداف الاستدامة لكوكبنا”. تم تصميم هذا الجيل الجديد من الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة SiC لتعزيز كفاءة استخدام الطاقة ودعم التحول نحو البدائل المستدامة.

يوصف SiC بأنه “ألماس مع بعض السيليكون” بسبب طبقاته المتناوبة من ذرات الكربون والسيليكون. يوفر هذا الهيكل خصائص ممتازة لأشباه الموصلات، مثل قوة العزل الكهربائي العالية والتوصيل الحراري، مما يجعله مثاليًا لأجهزة الطاقة. تتيح خصائص SiC ترددات تحويل أعلى، وتقليل حجم وتكلفة المكونات السلبية، وأنظمة أكثر كفاءة مع متطلبات إدارة حرارية مريحة.

وقال الدكتور داس: “هذا ما مكّن كربيد السيليكون من البروز كقائد للجيل القادم من أشباه الموصلات ليحل محل السيليكون”.

الاستهلاك العالمي للكهرباء

يعتمد استهلاك الكهرباء في جميع أنحاء العالم على ثلاثة قطاعات رئيسية: الأنشطة الصناعية والنقل ومراكز البيانات. ولكل منها متطلبات وتحديات فريدة من نوعها، مما يساهم بشكل كبير في الاستخدام العام للطاقة والأثر البيئي.

تعتبر الأنشطة الصناعية من أكبر مستهلكي الكهرباء على مستوى العالم. وغالباً ما تعتمد هذه الأنشطة بشكل كبير على الوقود الأحفوري، الذي لا يستنزف الموارد المحدودة فحسب، بل يساهم أيضاً في التلوث البيئي وتغير المناخ. يؤدي حرق الوقود الأحفوري للأغراض الصناعية إلى إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون وغيره من الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تفاقم ظاهرة الاحتباس الحراري. يعد الانتقال إلى مصادر طاقة أكثر استدامة أمرًا بالغ الأهمية لتقليل البصمة البيئية للعمليات الصناعية.

يعد قطاع النقل مستهلكًا رئيسيًا آخر للكهرباء، خاصة مع تزايد الاعتماد على السيارات الكهربائية. تاريخياً، هيمنت المركبات ذات محركات الاحتراق الداخلي على وسائل النقل، والتي تعتمد على البنزين والديزل. أنواع الوقود الأحفوري هذه ليست محدودة فحسب، بل تنتج أيضًا انبعاثات ضارة. يعد التحول نحو المركبات الكهربائية خطوة إيجابية نحو الاستدامة، حيث يمكن تشغيل المركبات الكهربائية بمصادر الطاقة المتجددة. ومع ذلك، يجب توسيع البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية وتحسينها لدعم هذا التحول بشكل فعال.

في السنوات الأخيرة، زاد الطلب على الكهرباء من مراكز البيانات بشكل كبير. ويرجع هذا النمو إلى حد كبير إلى الاعتماد المتزايد على الذكاء الاصطناعي والتقنيات الأخرى كثيفة البيانات. تتطلب مراكز البيانات كميات كبيرة من الطاقة لتشغيل الخوادم وأنظمة التبريد والبنية التحتية الأخرى. ومع استمرار الذكاء الاصطناعي في الاندماج في مختلف جوانب الحياة اليومية، فمن المتوقع أن يرتفع استهلاك الطاقة في مراكز البيانات بشكل أكبر. ويؤكد هذا الاتجاه الحاجة إلى حلول طاقة أكثر كفاءة لإدارة الطلب المتزايد.

تعتبر الكهرباء استراتيجية رئيسية لمواجهة التحديات المرتبطة بالاستهلاك العالمي للكهرباء. ومن خلال التحول من الوقود الأحفوري إلى الطاقة الكهربائية، يمكننا تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة والتحرك نحو مستقبل طاقة أكثر استدامة. تلعب تقنية Onsemi’s SiC دورًا حاسمًا في هذا التحول من خلال توفير مكونات أشباه الموصلات الفعالة التي تعزز أداء وكفاءة الأنظمة الكهربائية.

تأثير تكنولوجيا SiC

تقدم تقنية SiC حلاً من خلال تحسين كفاءة النظام. وحتى تحسين الكفاءة بنسبة 1% يمكن أن يكون له تأثيرات عميقة. على سبيل المثال، فإن تعزيز كفاءة محولات الجر في السيارة الكهربائية بنسبة 1% يمكن أن يسمح للمركبات الكهربائية بقيادة مسافة 4 مليارات ميل إضافية سنويًا. وبالمثل، فإن تحسين إمدادات الطاقة في مراكز البيانات بنسبة 1% يمكن أن يؤدي إلى توفير 650 مليون دولار في تكاليف الكهرباء السنوية. ومن الممكن أن يؤدي تعزيز الكفاءة بنسبة 1% في الأتمتة الصناعية إلى توفير أكثر من 25 مليار دولار سنويا.

وأوضح الدكتور داس: «قد تبدو نسبة واحد بالمائة صغيرة، ولكن لها تأثير كبير عند تطبيقها على أعداد كبيرة».

حلول شاملة لمختلف الأسواق

يتسم نهج Onsemi بالشمولية، حيث لا يقدم المكونات فحسب، بل يقدم أيضًا حلولاً شاملة. وتعتبر هذه الاستراتيجية حاسمة في تلبية احتياجات الأسواق المختلفة، بما في ذلك مراكز السيارات والصناعة والبيانات.

وفي قطاع السيارات، تعمل حلول onsemi على تعزيز مجموعة نقل الحركة للمركبات الكهربائية وأنظمة السلامة المتقدمة. تعد دوائر SiC MOSFETs الجديدة بجعل المركبات الكهربائية أكثر كفاءة وموثوقية، مما يدعم الاعتماد الأوسع لوسائل النقل الكهربائية.

وعلى الجانب الصناعي، ينصب التركيز على البنية التحتية للطاقة المتجددة، والبنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية، وأتمتة المصانع. من خلال تحسين كفاءة البنية التحتية للطاقة وجعل أتمتة المصانع أكثر فعالية من حيث التكلفة، تساهم حلول onsemi في خلق مشهد صناعي أكثر استدامة وكفاءة.

EliteSiC وM3E MOSFET

تعتبر تقنية Onsemi’s SiC، والتي تحمل العلامة التجارية EliteSiC، رائدة في الصناعة. يُظهر أحدث منتج، EliteSiC M3E MOSFET بقوة 1200 فولت و11 متر مكعب، تحسينات كبيرة مقارنة بالأجيال السابقة. توفر تقنية M3E انخفاضًا في خسائر التوصيل بنسبة 30% وما يصل إلى 50% من خسائر التبديل، وهو أمر بالغ الأهمية لتحقيق الكفاءة على مستوى النظام.

وقال الدكتور داس: “نحن نحاول التأكد من تقليل مساهمة أشباه موصلات الطاقة في خسائر النظام إلى الحد الأدنى باستخدام تقنياتنا المتقدمة”.

تتيح خصائص EliteSiC لها التفوق في العديد من التطبيقات، خاصة عندما تكون الكفاءة العالية والموثوقية ذات أهمية قصوى. في محولات الجر للمركبات الكهربائية، يمكن لتقنية EliteSiC توفير طاقة أكثر بنسبة 20% بسبب خسائر التوصيل المنخفضة. بالنسبة للتطبيقات عالية السرعة، مثل أجهزة الشحن ووحدات إمداد الطاقة، يتفوق M3E MOSFET على الحلول السابقة، مما يجعله خيارًا متعدد الاستخدامات عبر مجالات مختلفة.

وقال الدكتور داس: “إن القدرة على العمل بترددات تحويل أعلى تقلل من حجم وتكلفة المكونات السلبية، مما يؤدي إلى أنظمة أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة”.

على الرغم من التقدم في تكنولوجيا الخنادق، تواصل onsemi الابتكار في مجال التكنولوجيا المستوية نظرًا لموثوقيتها وجودتها المثبتة على مدار عقود من البحث والاستخدام في الصناعة. وتخطط الشركة لاعتماد تقنية الخنادق في نهاية المطاف عندما يتم تحسينها بالكامل.

وقال الدكتور داس: “لا يزال بإمكان تكنولوجيا المستوي أن تتفوق على ما هو متاح في السوق اليوم”، مشددًا على الأهمية المستمرة للحلول المستوية.

تُظهر الاختبارات والمعايير الشاملة التي أجرتها Onsemi مع أقرانها في الصناعة التزامها بتقديم منتجات موثوقة وعالية الجودة. لقد أثبتت تقنية المستوي الخاصة بالشركة ثباتها وطول عمرها، مما يجعلها خيارًا موثوقًا به لمختلف التطبيقات.

وقال الدكتور داس: “تُظهر أجزائنا أداءً مستقرًا للغاية، مع معدل فشل أقل من جزء واحد لكل مليار على مدار عمر السيارة البالغ 20 عامًا”.

تتمثل إحدى نقاط القوة الرئيسية لشركة onsemi في تكاملها الرأسي، بدءًا من المواد الخام وحتى وحدات الطاقة النهائية. تسمح هذه السيطرة الشاملة على سلسلة التوريد بتقديم حلول محسنة على كل المستويات، مما يضمن مساهمة كل مكون في الكفاءة والأداء العام للنظام.

وقال الدكتور داس: “إن تكاملنا الرأسي وخبرتنا الداخلية تمكننا من تقديم حلول محسنة تعمل على تسريع الانتقال نحو الاستدامة”.

النظرة المستقبلية والابتكارات

يمثل إطلاق وحدات SiC MOSFETs من onsemi خطوة مهمة نحو مستقبل مستدام. ومن خلال التطبيقات في مختلف القطاعات، من المقرر أن تلعب هذه التكنولوجيا دورًا حاسمًا في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وتعزيز كفاءة الطاقة.

واختتم الدكتور داس قائلاً: “إننا نقود الجيل القادم من التبني إلى الأسواق”. “إنه وقت مثير للتكنولوجيا والاستدامة، ونحن فخورون بأن نكون في طليعة هذه الحركة.”

التدوينة Onsemi تكشف النقاب عن وحدات EliteSiC M3e MOSFET لتطبيقات الطاقة العالية ظهرت لأول مرة على Power Electronics News.