Transistori GaN da 100 V per l’alimentazione dei data center

Renesas lancia una nuova famiglia di transistori di potenza discreti basati su GaN in modalità ad arricchimento (E-mode) da 100 V, comprendente i modelli RTP100E005G1FL, RTP100E2P6G1FL, RTP100E1P8G1FL-DSC e RTP100E1P2G1FL-DSC. Questa tecnologia è progettata per gestire le frequenze di commutazione nell'ordine dei megahertz richieste per l'automazione industriale, i data center IA ad alta densità e le applicazioni di microinverter solari.

Transizione verso le architetture bus a 48 V
Mentre le infrastrutture dei data center e i sistemi di alimentazione industriali si spostano verso la distribuzione di energia a 800 V CC e verso le architetture bus a 48 V, gli stadi dei convertitori di potenza stanno passando da frequenze di commutazione nell'ordine dei kilohertz a quelle dei megahertz. Questa transizione consente agli ingegneri di ridurre le dimensioni fisiche dei componenti magnetici e di aumentare la densità di potenza complessiva del sistema. L'implementazione di componenti GaN a bassa tensione in queste architetture a corrente continua ad alta tensione (HVDC) riduce le dimensioni necessarie dei componenti passivi e abbassa la capacità di raffreddamento termico richiesta. Utilizzando un ingombro del package (footprint) compatibile con il silicio, i transistori a effetto di campo (FET) GaN consentono l'integrazione nei layout dei circuiti stampati (PCB) esistenti senza richiedere riprogettazioni strutturali complete.

Metriche di commutazione e prestazioni termiche
I transistori GaN da 100 V riducono la perdita di energia nei cicli di conversione riducendo al minimo la sovrapposizione temporale tra tensione e corrente. I componenti presentano una carica di recupero inverso pari a zero (Qrr = 0), eliminando una comune fonte di perdite di commutazione presente nelle tradizionali alternative in silicio. I dispositivi ottengono fino al 35% di riduzione della figura di merito (FOM) nella commutazione hard e fino al 63% di riduzione della FOM nella commutazione soft rispetto a iterazioni GaN comparabili presenti sul mercato.

I componenti offrono un intervallo di resistenza in conduzione (RDS(on)) compreso tra 1,2 mΩ e 5 mΩ, consentendo una scalabilità operativa su diversi livelli di potenza per il raddrizzamento sincrono e la conversione buck multifase. I FET sono confezionati nei formati FCLGA e FCLGA-DSC, fornendo configurazioni di raffreddamento dal basso e su due lati per gestire la dissipazione del calore in hardware ad alta densità. A seconda della specifica topologia di conversione, queste specifiche permettono di ottenere una riduzione dal 40 al 70 percento delle perdite di commutazione, riducendo conseguentemente la dipendenza meccanica dal raffreddamento attivo tramite ventole.

Akhil Nair, Senior Director of Low-Voltage GaN presso Renesas, ha osservato che gli ingegneri che integrano tecnologie di nuova generazione per la robotica e i sistemi di energia rinnovabile richiedono componenti in grado di fornire specifiche prestazioni di commutazione garantendo al contempo una transizione semplice dai progetti MOSFET in silicio esistenti.

Contesto aggiuntivo
Questa sezione descrive in dettaglio le specifiche tecniche e il benchmarking competitivo non inclusi nel comunicato stampa originale.

Nel mercato dei FET GaN a bassa tensione (100 V), componenti comparabili sono prodotti da aziende come Efficient Power Conversion (EPC) e Infineon Technologies. EPC produce i FET eGaN da 100 V EPC2218 ed EPC2302, che presentano valori di RDS(on) fino a 1,8 mΩ e si rivolgono ad ambienti di conversione CC-CC a 48 V simili. Anche la serie CoolGaN da 100 V di Infineon utilizza il funzionamento in modalità ad arricchimento con specifiche di resistenza in conduzione competitive, ottimizzate per le operazioni di commutazione ad alta frequenza. La serie RTP100 di Renesas compete direttamente attraverso le sue opzioni di gestione termica, in particolare i package FCLGA-DSC con raffreddamento su due lati, che disperdono i carichi termici lontano dalla superficie del PCB per soddisfare gli elevati requisiti di densità di potenza delle topologie di commutazione soft di livello server.

Edito da Aishwarya Mambet, redattrice di Induportals, con il supporto dell’IA.

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