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

Jättirahoitus GenAI-softakehitykseen

Business Finland on myöntänyt Jyväskylän yliopistolle merkittävän, 840 000 euron rahoituksen tutkimushankkeelle, jonka tavoitteena on tutkia generatiivisen tekoälyn (GenAI) hyödyntämistä ohjelmistokehityksen eri vaiheissa. Hanke kantaa nimeä Generative AI for the Software Development Life Cycle, ja sen kokonaisbudjetti Jyväskylän yliopiston osalta on 1,2 miljoonaa euroa, josta 30 prosenttia katetaan yliopiston omarahoituksella.

Raidejokerin lähestymisestä varoitetaan sanallisesti

Helsingin kaupungin innovaatioyhtiö Forum Virium Helsinki on käynnistänyt vuoden mittaisen pilottikokeilun, jossa testataan uudenlaista varoitusjärjestelmää Viikin pikaraitiotien ylityspaikalla. Järjestelmä varoittaa jalankulkijoita ja pyöräilijöitä sekä äänimerkein että sanallisesti lähestyvästä raidejokerin junasta.

Ensimmäistä kertaa grafiikka- ja AI-laskenta samalla RISC-V-prosessorilla

Imagination Technologies on esitellyt uuden E-Series-arkkitehtuurin, joka yhdistää grafiikka- ja tekoälylaskennan ensimmäistä kertaa samaan RISC-V-prosessoriin pohjautuvaan IP-lohkoon. Uutuus avaa tietä tehokkaammille, joustavammille ja energiaa säästäville reunalaitteille – älypuhelimista robottiautoihin.

Aurinkokennokalvo voi tehdä rakennuksista sähköntuottajia

Rakennusten ikkunat ja julkisivut voivat tulevaisuudessa toimia sähköntuottajina, kiitos Luulajan teknillisen yliopiston tutkimukselle. Uudenlainen ohut aurinkokennokalvo yhdistää sähköntuotannon, ympäristöystävällisyyden ja läpinäkyvyyden – ilman kompromisseja rakennusten estetiikassa tai luonnonvalon hyödyntämisessä.

Kenelle Samsungin veitsenterävä uutuus on tarkoitettu?

Samsungin odotettu Galaxy S25 Edge on virallisesti julkaistu, ja 5,8 millimetrin paksuisena se ottaa haltuunsa tittelin "maailman ohuimpana täysiverisenä älypuhelimena". Kyse on hienosta insinööritaidon näytöstä: titaanirunko, keraaminen lasi ja huipputason kamera- sekä tekoälyominaisuudet on mahdutettu hämmästyttävän solakkaan koteloon.

Selain on yritysten tietoturvan sokea piste

Yritykset nojaavat yhä enemmän verkkoselaimiin päivittäisessä työssään, mutta samalla altistuvat vakaville tietoturvauhille. NordLayerin kyberturva-asiantuntijan mukaan perinteiset selaimet muodostavat tietoturvan sokean pisteen, jota on vaikea valvoa ja suojata – erityisesti pienemmissä organisaatioissa, sanoo NordLayerin asiantuntija Edvinas Buinovskis.

FakeUpdates vaikutti 6 prosentissa organisaatioita

Tietoturvayritys Check Point Software Technologies on julkaissut huhtikuun 2025 haittaohjelmakatsauksensa. Raportin mukaan FakeUpdates jatkoi maailman yleisimpänä haittaohjelmana, vaikuttaen 6 prosenttiin organisaatioista maailmanlaajuisesti. Suomessa sen esiintyvyys oli 4,02 prosenttia.

Yksi ainoa molekyyli parantaa kennon suorituskykyä 0,6 prosenttia – ja sillä on merkitystä

Uusi kansainvälinen tutkimus osoittaa, että synteettinen molekyyli nimeltä CPMAC voi merkittävästi parantaa perovskiittipohjaisten aurinkokennojen tehokkuutta ja käyttöikää. Vaikka hyötysuhde parani vain 0,6 prosenttia, sillä on todellista merkitystä: suuressa mittakaavassa, kuten yhden gigawatin aurinkovoimalassa, se voi tuottaa tarpeeksi lisäenergiaa jopa 5000 kotitaloudelle.

Intel katkaisee linkin grafiikan ja CPU:n väliltä

Intel on virallisesti lopettanut Deep Link -teknologiansa kehityksen ja tuen, lopettaen näin kunnianhimoisen yrityksen yhdistää prosessorin ja näytönohjaimen voimat tiiviimmäksi kokonaisuudeksi.

Autojen tutkapiiri kutistui, teho kasvoi kaksinkertaiseksi

NXP Semiconductors on julkaissut uuden sukupolven tutkapiirin, joka mullistaa autonomisten ajoneuvojen tutkajärjestelmät. Uusi S32R47-imaging-tutkaprosessori tarjoaa jopa kaksinkertaisen suorituskyvyn edeltäjäänsä verrattuna ja mahtuu silti 38 prosenttia pienempään fyysiseen tilaan.

Vuoden lopulla jo 240 watin USB-lataus suoraan pistokkeesta

Pistorasiaan integroitava USB-lataus on siirtymässä täysin uudelle aikakaudelle. Brittiläinen tehoelektroniikkayritys Pulsiv on kehittänyt ensimmäisen valmiin ratkaisun, joka mahdollistaa jopa 240 watin USB-C-latauksen suoraan tavallisesta seinäpistokkeesta. Kyseessä on merkittävä tekninen läpimurto, joka voi muuttaa tapaa, jolla kannettavat tietokoneet, älypuhelimet ja jopa pienet kodinkoneet tai sähkötyökalut ladataan kotona ja työpaikoilla.

Omdia: Puolijohteet uuteen ennätykseen

Vuosi 2024 oli puolijohdeteollisuudelle historiallinen, sillä alan liikevaihto nousi Omdian mukaan 25 prosenttia edellisvuodesta ja ylsi ennätykselliseen 683 miljardiin dollariin. Kasvun moottorina toimi erityisesti tekoälyyn liittyvä kysyntä, joka nosti muistipiirien myynnin huikeaan 74 prosentin kasvuun.

Uusi standardi parantaa Bluetoothin tietoturvaa

Bluetooth-teknologia on saanut merkittävän päivityksen, joka parantaa käyttäjien yksityisyyttä ja laitteiden virrankulutusta. Bluetooth Special Interest Group (SIG) on julkaissut uuden Bluetooth Core Specification 6.1 -version, jossa keskeisenä uutuutena on satunnaistettu laiteosoitteiden päivitys – askel kohti vaikeammin jäljitettävää langatonta viestintää.

Tesla kiertää työsaartoa Ruotsissa suomalaisyrityksen kautta

Tesla on ajautunut erikoiseen selkkaukseen Ruotsin ay-liikkeen kanssa, ja yhtiö on nyt ryhtynyt kiertämään työtaistelutoimia suomalaislähtöisen yrityksen avulla. Kyseessä on ahvenanmaalainen ACS-konserni (Automation & Charger Solar), joka on aloittanut Teslan superlatureiden asennukset Ruotsissa kesken laajaa ay-liikkeen tukemaa saartoa.

Tehoelektroniikan PCIM oli suurempi kuin koskaan aikaisemmin

Nürnbergissä tällä viikolla järjestetty PCIM Expo & Conference 2025 ylitti odotukset niin laajuudeltaan kuin sisällöltään. Tapahtuma kasvoi tänä vuonna kuuteen näyttelyhalliin ja kattoi yhteensä 41 500 neliömetriä – enemmän kuin koskaan aiemmin. Näyttely houkutteli paikalle 685 näytteilleasettajaa ja noin 16 500 kävijää eri puolilta maailmaa.

Tuki uudelle USB4:lle laajenee

Testaus- ja simulaatiojärjestelmistään tunnettu Keysight Technologies on julkaissut päivitetyn version System Designer for USB -työkalustaan. Uusin versio tukee nyt USB4 v2-standardia, mikä mahdollistaa uusimpien USB-teknologioiden hyödyntämisen jo suunnitteluvaiheessa.

Python jyrää: Suosio ennätyslukemissa

Python ei ole vain suosituin ohjelmointikieli maailmassa – se on nyt suositumpi kuin yksikään kieli yli 20 vuoteen. Samalla kieli kehittyy entisestään, sillä toukokuussa julkaistu Python 3.14 -beta tuo mukanaan nipun merkittäviä uudistuksia, jotka tekevät kielen käytöstä entistäkin miellyttävämpää ja tehokkaampaa.

RedCap vie IoT:n todelliseen 5G-aikaan

5G RedCap -teknologia on suunniteltu kuromaan umpeen kuilua energiatehokkaiden ja erittäin nopeiden verkkojen välillä, avaten tien uuden sukupolven IoT-laitteille. Tutustu, miten tämä teknologia mullistaa 5G-ekosysteemin ja vie IoT-sovellukset täysin uudelle tasolle.

Infineon sai vihreää valoa Dresdenin uudelle tehtaalle

Infineon Technologies on saanut Saksan liittovaltion talousministeriöltä lopullisen rahoituspäätöksen uuden, huipputeknologiaan keskittyvän puolijohdetehtaan rakentamiseksi Dresdeniin. Yritys investoi Smart Power Fab -nimiseen tuotantolaitokseen yli viisi miljardia euroa omia varojaan. Hanke tuo arviolta 1000 uutta työpaikkaa alueelle.

Nokian uusi kuituratkaisu korvaa kuparikaapelit

Nokia on julkistanut uuden Aurelis Optical LAN -ratkaisunsa, joka tarjoaa yrityksille kehittyneen ja pitkäikäisen vaihtoehdon perinteisille kuparipohjaisille lähiverkoille. Uusi kuitutekniikka vähentää merkittävästi kaapelointia ja energiankulutusta, tarjoten samalla huippunopeaa ja luotettavaa verkkoyhteyttä tulevaisuuden tarpeisiin.

RedCap vie IoT:n todelliseen 5G-aikaan

5G RedCap -teknologia on suunniteltu kuromaan umpeen kuilua energiatehokkaiden ja erittäin nopeiden verkkojen välillä, avaten tien uuden sukupolven IoT-laitteille. Tutustu, miten tämä teknologia mullistaa 5G-ekosysteemin ja vie IoT-sovellukset täysin uudelle tasolle.

Lue lisää...

Selain on yritysten tietoturvan sokea piste

Yritykset nojaavat yhä enemmän verkkoselaimiin päivittäisessä työssään, mutta samalla altistuvat vakaville tietoturvauhille. NordLayerin kyberturva-asiantuntijan mukaan perinteiset selaimet muodostavat tietoturvan sokean pisteen, jota on vaikea valvoa ja suojata – erityisesti pienemmissä organisaatioissa, sanoo NordLayerin asiantuntija Edvinas Buinovskis.

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