logotypen
 
 

IN FOCUS

IP suojaan ulkoiseen muistiin

Monet markkinoilla olevat mikro-ohjaimet tarjoavat tallennuskapasiteettia muutamien megatavujen verran, mikä vaikuttaa merkittävästi tuotteen hintaan. Sopiva vaihtoehtoinen ratkaisu on käyttää ulkoista muistia, jota voidaan hankkia suuremmissa määrissä selvästi edullisempaan hintaan ja useilla eri kapasiteettivaihtoehdoilla – yleensä muutamasta megatavusta satoihin megatavuihin.

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

PDF:stä tuli suosittu tapa hyökätä sähköpostiin

Kyberrikolliset ovat löytäneet uuden, tehokkaan keinon kiertää tietoturvasuojaukset: PDF-tiedostot. Check Point Researchin tuoreen tutkimuksen mukaan jo 22 % haitallisista sähköpostiliitteistä on PDF-muodossa. Samalla 68 % kyberhyökkäyksistä alkaa edelleen sähköpostista, mikä tekee PDF:stä entistä houkuttelevamman hyökkäysvälineen.

Uuden sirun avulla kännykkä voi tietää sijaintinsa sentin tarkkuudella

Nykyisten GPS-järjestelmien tarkkuus on vain muutamia metrejä, mutta uusi teknologia voi viedä paikannuksen tarkkuuden senttimetriluokkaan. Purdue Universityn ja Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet sirupohjaisen aaltokampatekniikan, joka voi mullistaa navigoinnin, autonomiset ajoneuvot ja tarkat mittausjärjestelmät.

Uusi salaus suojaa jo tämän päivän kuituyhteyksiä kvanttikoneilta

Kvanttitietokoneiden uhka nykyiselle tietoturvalle on herättänyt huolta laajasti: tulevaisuudessa ne voivat murtaa laajasti käytössä olevat salausmenetelmät. Nyt Karlsruhen teknillisen instituutin (KIT) tutkijat ovat kehittäneet ratkaisun, joka tuo kvanttiturvallisen salauksen jo olemassa oleviin kuituyhteyksiin – ilman kalliita erikoislaitteita.

Tekoäly alkaa valvoa Pohjoismaihin tulevaa dataa

Tiedon valtaväylistä Pohjoismaissa vastaava GlobalConnect ottaa käyttöön kehittyneen tekoälypohjaisen valvontajärjestelmän. Yhtiö investoi ScienceLogicin alustan käyttöönottoon, jonka avulla voidaan reaaliaikaisesti seurata verkon toimintaa ja ratkaista ongelmia ennen kuin ne ehtivät vaikuttaa käyttäjiin.

Uusi fotonipiiri kiihdyttää tekoälyn prosessoinnin huippunopeuteen

Amerikkalainen teknologia-alan yritys Lightmatter on julkaissut uudenlaisen fotoniikkaan perustuvan superpiirin, joka lupaa mullistaa tekoälyn infrastruktuurin. Passage M1000 -niminen piiri mahdollistaa ennennäkemättömän nopean tiedonsiirron tekoälylaskennassa, avaten tien entistä suuremmille ja tehokkaammille AI-malleille.

Trumpin politiikka voi nostaa seuraavan iPhonen hintaa jopa 40 prosenttia

USA Todayn mukaan Applen iPhonet saattavat kallistua jopa 43 prosenttia Yhdysvaltain presidentin Donald Trumpin uusien tullien seurauksena. Trump ilmoitti keskiviikkona laajasta uudesta tullisuunnitelmasta, jonka tavoitteena on vauhdittaa yhdysvaltalaista tuotantoa. Tämä sisältää 34 prosentin lisätullit Kiinasta tuotaville tuotteille, mikä nostaa kokonaistullin 54 prosenttiin – korkeimmaksi Yhdysvaltain historiassa Kiinaa kohtaan.

Tänä vuonna jo joka viides uusi auto kulkee sähköllä

Sähköautojen suosio jatkaa kasvuaan haasteista ja epäilyksistä huolimatta. Uusimpien tilastojen mukaan vuonna 2025 jo 18 % maailmanlaajuisista autokaupoista kohdistuu sähköautoihin – kolme kertaa enemmän kuin viisi vuotta sitten.

Microsoft lähti liikkeelle 50 vuotta sitten BASIC-tulkista

Microsoft juhlii tänä vuonna 50-vuotista taivaltaan, ja juhlan kunniaksi yhtiön perustaja Bill Gates julkaisi alkuperäisen ohjelmakoodin, joka käynnisti koko teknologiayrityksen – Altair BASIC -tulkin. Gatesin mukaan kyseessä on "siistein koodi, jonka olen koskaan kirjoittanut".

Rohde lisäsi tehoa EMC-mittauksiin

Rohde & Schwarz on julkaissut päivitetyn version ELEKTRA-ohjelmistostaan, joka tuo lisää tehoa ja automaatiota EMC-mittauksiin. Uusi ohjelmistoversio tukee kaikkia ajankohtaisia EMC-standardeja eri toimialoilla – mukaan lukien kaupallinen elektroniikka, autoteollisuus, langattomat järjestelmät, puolustus ja ilmailu.

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Tamperelaissiru purkaa useampia audiovirtoja kuin mikään muu prosessori

Tamperelainen VLSI Solution on julkaissut uuden sukupolven audioprosessorin, joka asettaa uudet standardit äänenkäsittelylle sulautetuissa järjestelmissä. VS1073-uutuuspiiri pystyy purkamaan ja käsittelemään enemmän äänenpakkausmuotoja kuin mikään muu prosessori markkinoilla – mukaan lukien uudet tuetut formaatit kuten ALAC, DSD, Opus ja AC-3.

Uusi LUMI-supertietokone yllättää: kylkeen tulee kvanttitietokone

Suomeen rakennetaan maailman tehokkainta tekoälysupertietokonetta, ja sen rinnalle kehitetään nyt myös täysin uusi kvanttilaskenta-alusta. LUMI AI Factory -hankkeen johtaja Pekka Manninen vahvistaa, että uusi huippuluokan laskentaympäristö käynnistyy keväällä 2027.

Samsungin uusin tuo tekoälyn jäässä oleville tablettimarkkinoille

Tablettimarkkinat hakevat suuntaa, mutta Samsung uskoo tekoälyyn. Yhtiö julkaisi 2. huhtikuuta uuden Galaxy Tab S10 FE -sarjan, joka tuo älykkäät ominaisuudet yhä useamman käyttäjän ulottuville. Vaikka markkina kokonaisuudessaan junnaa lähes paikallaan, Samsung pyrkii herättelemään sitä AI-pohjaisella tuottavuudella ja kevyellä muotoilulla.

Trumpin tullit aiheuttavat suurta epävarmuutta puolijohdealalla

Yhdysvaltain presidentti Donald Trump on ilmoittanut uusista tullipolitiikoista, jotka uhkaavat horjuttaa puolijohdeteollisuuden globaaleja toimitusketjuja. Trumpin hallinto on määrännyt 10 prosentin perustullin kaikkiin tuontituotteisiin ja jopa 32 prosentin tullit valikoiduille maille, kuten Taiwanille. Vaikka Taiwanin puolijohteet ovat toistaiseksi tullivapaita, alan toimijat elävät epävarmuudessa mahdollisista tulevista muutoksista.

Maailman ensimmäisessä MEMS-kompassissa ei ole liikkuvia osia

Ranskalainen teknologiayritys SBG Systems on esitellyt maailman ensimmäisen MEMS-pohjaisen gyrokompassin, joka kykenee määrittämään suunnan ilman GNSS-apua ja täysin ilman liikkuvia osia. Tämä inertianavigoinnin läpimurto avaa uuden luvun tarkassa ja kompaktissa paikannuksessa, erityisesti merenkulun ja robotiikan sovelluksissa.

Cadence demosi eurooppalaisvoimin kehitettyä ajoneuvojen SoC-piiriä

Euroopassa pitäisi vähentää riippuvuutta sekä kiinalaisesta että amerikkalaisesta tekniikasta. Muutaman viikon takaisilla Nürnbergin Embedded World -messuilla nähtiinkin tähän suuntaan kasvavia versoja. Esimerkiksi Cadence ja saksalainen Dream Chip Technologies esittelivät uuden sukupolven älykkään SoC-järjestelmäpiirin ajoneuvosovelluksiin.

LUMI-tekoälytehdas on yksi ensimmäisiä Euroopassa

LUMI-tekoälytehdas avaa uuden luvun eurooppalaisessa tekoälyn kehityksessä yhdistämällä huipputeknologian, asiantuntijuuden ja yhteistyön ainutlaatuiseksi kokonaisuudeksi. Tekoälyhubin fyysiset tilat sijoittuvat Espoon Otaniemeen Aalto-yliopiston yhteyteen, ja laskennan ydin toimii Kajaanissa, missä nykyinen LUMI-supertietokone tarjoaa maailmanluokan suorituskykyä tekoälykehitykselle.

Jyväskylän ylioppilaskylään maailman nopein opiskelijanetti

Kotimainen valokuituyhtiö Lounea toteutti Jyväskylän yliopiston ylioppilaskunnan Soihtu-asuntoihin huippumodernit nettiyhteydet. Opiskelijakylä nousi kerralla maailman kärkeen tarjoamalla asukkailleen poikkeuksellisen nopeat verkkoyhteydet. 

Painetun elektroniikan tutkija TactoTekin teknologiajohtajaksi

Oululaistaustainen elektroniikkayhtiö TactoTek on nimittänyt tekniikan tohtori Pälvi Apilon uudeksi teknologiajohtajakseen. Apilo on ollut osa TactoTekin asiantuntijatiimiä vuodesta 2018 ja toiminut viimeksi yhtiön ennakoinnin ja tutkimuksen johtajana.

Linuxista tulee parempi pelaajille

Linux-kernelin tuore 6.14-päivitys lupaa merkittäviä suorituskykyparannuksia Windows-pelejä pelaaville Linux-käyttäjille. Ytimeen on tuotu parannettu NTsync-ajuri, jonka ansiosta Wine- ja Proton-yhteensopivuuskerrosten kautta ajettavat pelit voivat hyötyä jopa satojen prosenttien teholisästä tietyissä tilanteissa.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Lue lisää...

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
 R&S -seminaari: 5G Advanced & Beyond
Oulussa 13.5.2025
Espoossa 14.5.2025
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025

Seminaareihin ilmoittautuminen ja tiedustelut:
asiakaspalvelu@rohde&schwarz
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

ETNinsta

THIS SPACE TEMPORARILY LEFT BLANK
 
article