Gallium-nitriditeknologia (GaN) on ottamassa historiallisen harppauksen korkeajännitealueelle ja haastaa ensi kertaa piikarbidin (SiC) asemat tehoelektroniikan raskaimmassa sarjassa. Power Integrationsin tuore julkaisu esittelee maailman ensimmäiset 1250 V ja 1700 V PowiGaN-kytkimet, jotka on suunniteltu NVIDIAn 800 voltin DC-arkkitehtuuriin seuraavan sukupolven tekoälydatakeskuksissa.
AI-laskennan räjähdysmäinen kasvu on moninkertaistanut datakeskusten tehontarpeen. Yksittäisen palvelinrakin kulutus on noussut kohti megawattia, mikä tekee perinteisestä 54 V DC -syötöstä tehottoman. Siksi suuria datakeskuksia rakentavat Nvidia, Google, Meta ja Microsoft ovat siirtymässä 800 voltin DC-järjestelmiin.
Power Integrations ja Nvidia esittelivät yhteistä arkkitehtuuriaan OCP Global Summitissa San Josessa lokakuussa. Uusi ratkaisu yksinkertaistaa tehoräkkejä, poistaa AC-DC-muunnosvaiheen ja vapauttaa tilaa laskentayksiköille.
Korkeampien jännitteiden jännite-GaN on ollut pitkään “puuttuva palanen” tehoelektroniikassa. Perinteiset GaN-piirit rajoittuivat 650 volttiin, kun taas yli 1200 V sovellukset ovat olleet SiC MOSFETien valtakuntaa. Power Integrationsin PowiGaN-tekniikka muuttaa tilanteen. Sen lateraalinen GaN HEMT -rakenne, jossa virta kulkee sivusuunnassa yhdistää nopeuden, alhaiset kytkentähäviöt ja nyt myös jopa 1700 V jännitekeston.
PI:n white paperin mukaan 1250 V PowiGaN -kytkimet mahdollistavat yli 98 prosentin hyötysuhteen ja yli 1 MHz kytkentätaajuuden. Tälle tasolle SiC ei yllä ilman merkittävää häviöiden kasvua. Lisäksi 1700 V versio soveltuu 1000 VDC syöttöihin, kuten apujärjestelmien InnoMux™2-EP-tekniikkaan, jossa saavutetaan yli 90 % hyötysuhde ilman tuuletinta.
GaN on jo vakiinnuttanut asemansa kuluttajalatureissa ja nopeissa hakkureissa, mutta nyt se astuu ensimmäistä kertaa samalle kentälle SiC:n kanssa – datakeskusten, sähköautojen ja teollisuuden HVDC-sovelluksiin. Kun 800 VDC-ratkaisut yleistyvät, GaN voi tarjota houkuttelevamman vaihtoehdon SiC:lle sekä hinnan että energiatehokkuuden näkökulmasta.
