logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...

Piikarbidin hyödyntäminen tehojärjestelmissä on tulossa uuteen vaiheeseen. Huomiota kiinnitetään nyt erityisesti järjestelmien kokonaisvaltaiseen suunnitteluun, kytkinkomponenttien luotettavuuteen ja uusiin hilaohjaustekniikoihin, kerrotaan tuoreen ETNdigi-lehden artikkelissa.

Piikarbidiin (SiC) perustuvan tekniikan kysyntä jatkaa kasvuaan. Sen avulla voidaan maksimoida nykyisten teho- järjestelmien hyötysuhde ja samalla kutistaa niiden kokoa, painoa ja kustannuksia. SiC-ratkaisut eivät kuitenkaan voi suoraan korvata piikomponentteja eivätkä ne ole keskenään samanlaisia.

Piikarbidin lupausten toteuttamiseksi kehittäjien on arvioitava huolellisesti eri tuotteiden ja toimittajien väliset erot liittyen laatuun, toimitusvarmuuteen ja tukipalveluihin. Lisäksi on ymmärrettävä, kuinka voidaan optimoida piikarbidipohjaisten tehokomponenttien integrointi loppujärjestelmiin.

KÄYTTÖ KASVAA NOPEASTI

SiC-tekniikan käyttöönottoa kuvaavat käyrät osoittavat jyrkästi ylöspäin. Tuotteiden saatavuus on parantunut ja samalla useiden komponenttitoimittajien valikoimat ovat laajentuneet. Markkinat ovat kaksinkertaistuneet viimeisten kolmen vuoden aikana ja niiden ennustetaan kasvavan noin 20-kertaiseksi yli 10 miljardiin dollariin seuraavan kymmenen vuoden aikana.

Ajoneuvopuolen hybridi- ja sähköautojen (H/EV) moottorinohjausjärjestelmien lisäksi käyttöönotto yleistyy muun muassa junissa, raskaissa ajoneuvoissa, teollisuuskoneissa ja sähköautojen latausjärjestelmissä. Myös ilmailu- ja sotilaspuolen komponenttitoimittajat pyrkivät saamaan SiC- tuotteiden laatu- ja luotettavuustasot vastaamaan näiden sovellusalojen tiukkoja kestävyysvaatimuksia.

Tärkeä osa SiC-teknologian kehitysohjelmaa on piikarbidiosien luotettavuuden ja kestävyyden todentaminen, koska niissä on suuria eroja eri toimittajien välillä. Kokonaisjärjestelmien merkityksen kasvaessa suunnittelijoiden on kyettävä myös evaluoimaan eri toimittajien tuotetarjonta.

On tärkeää, että suunnittelijat tekevät yhteistyötä sellaisten toimittajien kanssa, jotka pystyvät tarjoamaan joustavasti erilaisia ratkaisuja kuten sirutasoisia, erilliskoteloituja ja moduulitason vaihtoehtoja, joita tuetaan maailmanlaajuisella jakelulla, tuotetuella sekä kattavilla piirisuunnittelun simulointi- ja kehitystyökaluilla.

Tulevaisuutta turvaavaan suunnitteluun panostavien kehittäjien on myös tutkittava uusimmat tekniikan tarjoamat ominaisuudet. Näitä ovat esimerkiksi digitaaliset ohjelmoi- tavat hilaohjaimet, joiden avulla voidaan ratkaista aiemmat toteutusongelmat ja mahdollistaa järjestelmän suorituskyvyn ’virittäminen’ suoraan näppäimistöltä.

KOLME TÄRKEÄÄ TESTIÄ

SiC-komponenttien luotettavuuden evaluoimiseksi on luotu kolme tärkeää testiä, joiden avulla määritetään vyöryvirran sietokyky, oikosulkujen sietokyky sekä SiC MOSFET -kytkimen runkodiodin luotettavuus.

Riittävä vyöryvirran sietokyky on kriittinen tekijä: jopa passiivisen komponentin aiheuttama pieni toimintahäiriö voi aiheuttaa jännitteisiin transienttipiikkejä, jotka ylittävät nimellisen läpilyöntijännitteen. Tämä saattaa viime kädessä johtaa kytkin- komponentin tai mahdollisesti koko järjestelmän vikaantumiseen.

Hyvin vyöryvirtaa sietävät SiC- MOSFET -kytkimet vähentävät vaimennuspiirien tarvetta ja pidentävät sovelluksen elinikää. Korkeimmalle luokiteltujen kytkimien UIS-suorituskyky (Unclamped Inductive Switching) on jopa 25 joulea neliösenttiä kohti (J/cm2). Näillä komponenteilla on nähtävissä vain vähäistä parametrien heikentymistä jopa 100 000 sykliä kestävän RUIS- testin (Repetitive UIS) jälkeen.

Toinen tärkeä testi on oikosulun sietoaika SCWT (Short Circuit Withstand Time) eli maksimiaika, jonka kytkinkomponentti kestää rikkoutumatta, kun jännitelinjat oikosuljetaan. Lukeman tulisi olla lähellä tehonmuuntosovelluksissa käytettävien IGBT-transistorien tuloksia, jotka yleensä ovat 5-10 mikrosekunnin luokkaa. Riittävän SCWT-arvon varmistaminen antaa järjestelmälle mahdollisuuden korjata vikatilanne ennen vaurioitumista.

Kolmas keskeinen mittari on SiC-pohjaisen mosfetin sisäisen runkodiodin myötäsuuntaisen jännitteen vakaus. Tämä voi vaihdella huomattavasti eri toimittajien tuotteiden välillä. Ilman tehokytkimen oikeaoppista suunnittelua, käsittelyä ja materiaalivalintoja tämän diodin johtavuus voi heikentyä käytön aikana, minkä seurauksena johtavan tilan nielu-lähde -resistanssi (RDSon) kasvaa.

Kuva 1 valaisee eroja käytännössä. Ohion yliopiston tekemässä tutkimuksessa evaluoitiin kolmen eri toimittajan MOSFET-kytkimiä. Kehnoimmassa tapauksessa toimittajan B kaikissa komponenteissa nähtiin myötävirran selvää heikkenemistä, kun taas toimittajan C kytkimissä heikentymistä ei havaittu lainkaan.

Kuva 1. SiC-pohjaisten MOSFETien ominaiskäyrissä nähtävät erot runkodiodin johtavuudessa myötäsuuntaan. Lähde: Anant Agarwal ja Min Seok Kang, Ohio State University.

TUKEA JÄRJESTELMÄTASON SUUNNITTELUUN

Toimittajien lukumäärän kasvaessa tämän päivän SiC-yhtiöt voivat poiketa toisistaan tuotevaihtoehtojen määrissä, kokemuksessa ja infrastruktuurissa, joita tarvitaan monilla tiukoilla SiC-markkinoilla kuten autojen, lentokoneiden ja sotilaslaitteiden valmistuksessa.

Tehojärjestelmien piirisuunnitelmia parannellaan jatkuvasti sekä ajan mittaan että eri sukupolvien sisällä. SiC-sovellukset eivät poikkea tästä. Varhaisen sukupolven järjestelmissä on voitu käyttää yleisesti saatavilla olevia ja tavanomaisia erilliskomponentteja standardiratkaisuissa piirilevyn reikiin asennettuina tai pintaliitosversioina.

Kun sovellusten määrä kasvaa ja suunnittelijat keskittyvät järjestelmän koon, painon ja kustannusten pienentämiseen, piirisuunnitelmat siirretään yleensä integroituihin tehomoduuleihin tai valitaan kolmas osapuoli kumppaniksi.

Näihin kolmansien osapuolten kumppanuuksiin kuuluvat lopputuotteen suunnittelutiimi, moduulinvalmistaja ja SiC-komponenttien toimittaja. Kullakin on kriittinen rooli yleisten suunnittelutavoitteiden saavuttamisessa.

Toimitusketjuun liittyvät kysymykset muodostavat keskeisen ja perustellun huolenaiheen nopeasti kasvavilla SiC-markkinoilla. Piikarbidi-substraatti on kallein materiaali SiC-kiekkojen valmistuslinjalla. Lisäksi piikarbidi vaatii tuotannossa korkeita lämpötiloja sietäviä laitteita, joita ei tarvita piipohjaisten tehokomponenttien ja IC-piirien valmistuksessa.

Suunnittelijoiden on varmistettava, että SiC-toimittajilla on käytössä vankka toimitusketjun malli, joka sisältää useita tuotantopaikkoja luonnon- katastrofien tai mittavien saanto-ongelmien varalta, jotta tarjonta voi aina vastata kysyntään.

Monet komponenttien toimittajat käyttävät myös vanhoja, elinkaaren loppupuolella olevia EOL-tuotantolaitteita (end-of-life), mikä pakottaa suunnittelijat uhraamaan aikaa ja resursseja olemassa olevien sovellusten uudelleensuunnitteluun sen sijaan, että kehittäisivät uusia innovatiivisia piirisuunnitelmia, jotka auttavat alentamaan lopputuotteen kustannuksia ja kasvattamaan tuottoja.

Suunnittelun tukeminen on myös kriittinen tekijä. Siihen kuuluvat muun muassa simulointityökalut ja referenssisuunnitelmat.

SiC-tehokytkimien ohjaamiseen ja hallintaan tarkoitettujen ratkaisujen avulla kehittäjät voivat tutkia uusia ominaisuuksia, kuten lisättyä kytkentää hyödyntävää AS-ohjaustekniikkaa (Augmented Switching), jotta koko järjestelmän kattava lähestymistapa voidaan hyödyntää laajasti.

Kuvassa 2 on esitetty SiC- pohjaisen järjestelmän modulaarinen rakenne. Siihen on liitetty digitaalinen ohjelmoitava hila- ohjain, joka nopeuttaa entisestään tuotantoon siirtymistä ja luo uusia tapoja optimoida piiri- suunnitelmia.

UUSIA VAIHTOEHTOJA OPTIMOINTIIN

Digitaalisen ohjelmoitavan hilaohjaimen tarjoamat vaihtoehdot maksimoivat piikarbidin tuomat edut lisättyä kytkentää hyödyntävän AS-ohjauksen avulla. Ne mahdollistavat SiC MOSFET -kytkimen käynnistys/sammutus- aikojen ja jännitetasojen helpon konfiguroinnin, jolloin suunnittelijat voivat kasvattaa kytkennän nopeutta ja nostaa järjestelmän hyötysuhdetta vähentäen samalla hilaohjaimen kehittämiseen tarvittavaa aikaa ja monimutkaisuutta.

Sen sijaan, että piirilevyä muutettaisiin manuaalisesti, kehittäjät voivat optimoida SiC-pohjaisen piirisuunnitelmansa konfigurointiohjelman avulla vain näppäimiä painamalla ja samalla suojata niitä tulevaisuudessa tapahtuvilta muutoksilta. Näin voidaan myös nopeuttaa järjestelmän tuontia markkinoille sekä parantaa hyötysuhdetta ja vikasietoisuutta.

SiC-komponenttien varhaiset omaksujat ymmärtävät jo tekniikan tarjoamat edut autoteollisuudessa, ilmailualalla ja sotilastekniikassa käyttöönoton yleistyessä yhä laajemmille sovellusalueille. Piikarbidin menestys riippuu jatkossakin toimittajien kyvystä vahvistaa SiC-komponenttien luotettavuutta ja kestävyyttä.

Kehittäjät omaksuvat kokonaisratkaisuihin tähtäävän strategian ja haluavat pääsyn laajoihin tuotevalikoimiin, joita tuetaan globaalisti kattavilla ja luotettavilla toimitusketjuilla sekä kaikilla tarvittavilla suunnittelun simulointi- ja kehitystyökaluilla. Suunnittelijoille luodaan samalla uusia mahdollisuuksia suojata investointeja tulevaisuuden muutoksilta ohjelmallisesti ohjelmoitavan suunnittelu- optimoinnin avulla, joka on mahdollista digitaalisesti ohjelmoitavan hilaohjauksen keinoin.

 

Microchipin Orlando Esparzan kirjoittama artikkeli löytyy uudesta ETNdigi-lehdestä.

MORE NEWS

Claude yrittää Google-käyttäjien Copilotiksi

OpenAI:n entisten työntekijöiden perustama Anthropic tuo tekoälyavustajansa syvälle Google Workspace -ympäristöön. Käytännössä Claude-tekoäly pyrkii tarjoamaan saman, mitä Microsoftin Copilot tekee 365-käyttäjille.

6,9 miljardin dollarin kauppa peruuntui

Amerikkalainen puolijohdevalmistaja onsemi on vetäytynyt yritysostoaikeistaan Allegro MicroSystemsin suhteen. Yhtiö ilmoitti tänään, ettei se enää jatka 6,9 miljardin dollarin arvoisen yrityskaupan tavoittelua. Tarjouksen mukaan onsemi olisi maksanut 35,10 dollaria käteisellä jokaisesta Allegron osakkeesta.

Jo 1800 laajennuskorttia mikroBUS-väylään

Sulautettujen ratkaisujen kehittäjä MIKROE on saavuttanut merkittävän virstanpylvään julkistamalla järjestyksessään 1800. Click-laajennuskortin mikroBUS-väylään. Uutuus on Stephano-I Click, ja se tuo WiFi- ja Bluetooth Low Energy -yhteydet helposti liitettäväksi mihin tahansa sulautettuun sovellukseen.

Ledivalojen hallinta täysin yhdelle sirulle

Novosense Microelectronics on julkaissut uuden NSUC1500-Q1 -piirin, joka integroi autojen ledipohjaisten valaistusjärjestelmien hallinnan täysin yhdelle sirulle. Uutuus tuo merkittäviä etuja autonvalmistajille ja moduulikehittäjille, jotka hakevat entistä pienempiä, älykkäämpiä ja energiatehokkaampia ratkaisuja sisä- ja ulkovalaistukseen.

Windows 10 -tuen loppuminen tuo kissanpäivät verkkorikollisille

Microsoftin ilmoitus Windows 10 -käyttöjärjestelmän tuen päättymisestä lokakuussa 2025 merkitsee suurta murroskohtaa tietoturvassa – mutta ei pelkästään käyttäjien näkökulmasta. Verkkorikollisille luvassa on nimittäin todelliset kissanpäivät, mikäli yritykset eivät nopeuta siirtymistä uudempiin järjestelmiin.

Auto tunnistaa digiavaimen pian pidemmän matkan päästä

STMicroelectronics on julkaissut uuden sukupolven NFC-lukijat, jotka mahdollistavat auton oven avaamisen digitaalisella avaimella jopa 70 % pidemmältä etäisyydeltä kuin aiemmat ratkaisut. Uudet ST25R500- ja ST25R501-vastaanottimet ovat suunniteltu erityisesti autoteollisuuteen, ja ne täyttävät Car Connectivity Consortiumin (CCC) Digital Key -standardin tiukat vaatimukset.

Piirisuunnittelun työkalujen myynti kasvoi lähes 5 miljardiin dollariin

Elektroniikkasuunnittelun (Electronic System Design, ESD) työkalujen maailmanlaajuinen myynti nousi ennätykselliseen 4,93 miljardiin dollariin vuoden 2024 viimeisellä neljänneksellä, kertoo SEMI-teknologiayhteisöön kuuluva ESD Alliance tuoreessa EDMD-raportissaan. Kasvua edellisvuoden vastaavaan ajanjaksoon nähden kertyi 11 prosenttia.

Intel myy yli puolet Alterasta, tekee isot tappiot

Intel on ilmoittanut myyvänsä 51 % omistuksestaan FPGA-valmistaja Alterassa pääomasijoitusyhtiö Silver Lakelle. Kaupan arvo perustuu 8,75 miljardin dollarin kokonaisarvostukseen Alteralle. Tämä tarkoittaa, että Intelin osuus myynnistä on noin 4,46 miljardia dollaria – huomattavasti vähemmän kuin yhtiö maksoi koko Alterasta vuonna 2015.

Eurooppalaiset autonvalmistajat lopettivat viennin Yhdysvaltoihin

Yhdysvaltojen autokauppa koki järistyksen, kun useat eurooppalaiset ja japanilaiset autonvalmistajat, kuten Audi, Jaguar Land Rover ja Mitsubishi, ilmoittivat keskeyttävänsä ajoneuvojen viennin Yhdysvaltoihin. Syynä on Trumpin hallinnon 2. huhtikuuta voimaan astunut 25 prosentin tullimaksu tuontiautoille ja osille.

Linux sopii kriittiseen sulautettuun laitteeseen

Yhä tiiviimmin verkottuneessa maailmassa, jossa kyberuhat ovat jatkuvasti läsnä, yritykset kohtaavat yhä enemmän haasteita suojellessaan järjestelmiään ja tietojaan kyberhyökkäyksiltä. KontronOS on IoT-turvallisuuteen kehitetty käyttöjärjestelmä.

FakeUpDates jatkaa riesojen kärjessä

Check Pointin tietoturvatutkijoiden mukaan FakeUpdates ja RansomHub hallitsivat haittaohjelmatilastoja maaliskuussa 2025. Samalla Lumma Stealer levisi ympäri maailmaa PDF-tiedostojen ja väärennettyjen Robloxpelien kautta.

Lisää huonoja uutisia Nokialle: verkkoihin investoidaan entistä vähemmän

Televerkkoinvestoinnit jatkoivat laskuaan vuonna 2024, mikä tuo lisää paineita alan laitevalmistajille – myös suomalaiselle Nokialle. Markkinatutkimusyhtiö Dell’Oro Groupin mukaan maailmanlaajuinen operaattoreiden langattomiin ja kiinteisiin verkkoihin tekemien investointien kokonaismäärä putosi viime vuonna 8 prosenttia. Samalla tietoliikennelaitteiden valmistajien tulot laskivat 11 prosenttia.

Uusi akku taipuu mihin muotoon tahansa

Linköpingin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet pehmeän, venyvän ja muotoiltavan akun, joka toimii jopa nestemäisenä. Akkua voi puristaa, venyttää tai muotoilla haluamaansa muotoon – ja se säilyttää silti toimivuutensa. Uusi materiaali mahdollistaa esimerkiksi sen, että akku voidaan pursottaa ulos 3D-tulostimesta ja valaa suoraan osaksi laitteen muotoilua.

OnePlus toi Watch 3:n “uudelleen”

OnePlus aloitti Watch 3 -älykellonsa virallisen myynnin Suomessa ja muualla Euroopassa viime viikolla, hieman yllättävästi uudelleen. Julkaisun alkuperäinen aikataulu helmikuussa meni uusiksi, kun kellon takakannesta löytynyt kirjoitusvirhe viivästytti toimituksia. Nyt korjattu versio on saapunut jälleenmyyjille.

Ruotsalaisyritys tuo Rust-kielen Volvoon

Ruotsalainen teknologiayritys Grepit on auttanut Volvoa ja Polestaria tuomaan uuden ohjelmointikielen, Rustin, osaksi sähköautojensa sisäisiä järjestelmiä. Kyseessä on maailman ensimmäinen sarjatuotannossa käytettävä ECU (ajoneuvon ohjausyksikkö), joka on ohjelmoitu kokonaan Rustilla.

GaN voittaa taistelun tehomarkkinoista

SiC vai GaN vai MOSFET vai IGBT:t? Jokaisella on oma paikkansa. Power Integrations uskoo galliumnitridiin teknologiana. Lopulta se valtaa markkinat aina satojen kilowattien teholuokkiin asti.

Aurinkosähkö hiipui alkuvuonna

Sähköteknisten tuotteiden tukkumyynnin arvo laski alkuvuonna 1,1 prosenttia verrattuna vuoden takaiseen ajanjaksoon, kertoo Sähköteknisen Kaupan Liitto ry (STK) tuoreessa tilastossaan. Tammi–maaliskuussa 2025 tukkumyynnin arvo oli 255 miljoonaa euroa.

Traficom varoittaa: myös .fi-pääte voi viedä huijaussivulle

Suomalaiset verkkosivustot, joilla on .fi-pääte, koetaan usein turvallisiksi. Aika ajoin ilmenee kuitenkin tapauksia, joissa tätä luottamusta on pyritty hyväksikäyttämään. Kyberturvallisuuskeskus kehottaakin tarkkaavaisuuteen myös .fi-osoitteiden kanssa.

Haluatko murtautua yrityksen verkkoon? Se maksaa vain 500 dollaria

Pimeässä verkossa käydään vilkasta kauppaa yritysverkkoihin murtautumisesta ja hinnat ovat yllättävän edullisia. Tietoutrvayritys Check Pointin uunituoreen raportin mukaan rikolliset voivat ostaa pääsyn yritysten sisäverkkoihin jopa 500 dollarilla.

Maailman pienin lidar painaa vain 50 grammaa

Sony Image Sensing Solutions on julkistanut maailman pienimmän ja kevyimmän lidar-etäisyysanturin. Uusi AS-DT1-malli hyödyntää dToF-teknologiaa (Direct Time of Flight) ja painaa vain 50 grammaa. Moduulin mitat ovat vain 29 x 29 x 31 millimetriä.

Linux sopii kriittiseen sulautettuun laitteeseen

Yhä tiiviimmin verkottuneessa maailmassa, jossa kyberuhat ovat jatkuvasti läsnä, yritykset kohtaavat yhä enemmän haasteita suojellessaan järjestelmiään ja tietojaan kyberhyökkäyksiltä. KontronOS on IoT-turvallisuuteen kehitetty käyttöjärjestelmä.

Lue lisää...

Joskus yksittäinen komponentti voi olla vaarallinen takaovi

Yritykset investoivat valtavasti kyberturvallisuuteen suojatakseen verkkojaan ja sovelluksiaan. Silti, kaikista suojaustoimista huolimatta, verkkorikolliset onnistuvat vuosi vuodelta entistä paremmin. Miten tämä on mahdollista, kysyy Lenovon tietoturva-asiantuntija Steven Antoniou?

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
R&S -seminaari: 6G
Oulussa 13.5.2025 (rekisteröidy)
Espoossa 14.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Aerospace & Defence Testing
Tampereella 5.6.2025. Tiedustelut asiakaspalvelu@rohde-schwarz.com
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 
 
article