ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT

IN FOCUS

IoT-piireillä päästöt kuriin

IoT-teknologia on nousemassa keskeiseksi työkaluksi kestävän kehityksen ratkaisuissa. Vaikka laitteiden valmistus ja käyttöönotto vaativat energiaa, pitkän aikavälin säästöt ylittävät kulut moninkertaisesti. Tuoreiden analyysien mukaan IoT voi säästää jopa kahdeksankertaisesti sen energiamäärän, jonka se itse kuluttaa elinkaarensa aikana.

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF25 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan
  • Aku Wilenius, CN Rood
  • Tiitus Aho, Tria Technologies
  • Joe Hill, Digi International
  • Timo Poikonen, congatec
  • ECF25 panel
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

logotypen

TMSNet  advertisement
ETNdigi
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

TECHNICAL ARTICLES

GaN voittaa taistelun tehomarkkinoista

Tietoja
Kirjoittanut Veijo Ojanperä
Julkaistu: 14.04.2025
  • Devices
  • Power
  • Business

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.

Käsitys GaN-teknologian asemasta on muuttunut merkittävästi uusimpien GaN-komponenttien julkaisun myötä. Power Integrations esitteli GaN-komponentin, jonka läpilyöntijännite on 1700 V. Tämä on 450 volttia aiempaa huippua enemmän ja 70 % enemmän kuin mitä mikään muu valmistaja tarjoaa.

Suurin osa GaN-yrityksistä kamppailee päästäkseen edes 750 V yläpuolelle. PI on julkaissut flyback-tyyppisen tehonsyöttöpiirin, InnoMux-2:n, joka on luokiteltu 1700 V:iin, joten se soveltuu erinomaisesti esimerkiksi 1000 VDC -väyläjärjestelmiin. Tuote on tilattavissa 16 viikon toimitusajalla volyymituotantoon, ja näytteitä on heti saatavilla.

Mitä tämä tarkoittaa teollisuudelle ja koko "GaN vs. SiC – mikä on paras teho-IC-teknologia?" -keskustelulle? PI uskoo, että GaN tulee pian soveltumaan kaikkiin sovellussektoreihin aina matalista, kymmenien wattiin tehoista useisiin satoihin kilowatteihin saakka.

GaN on jo voittanut pienitehoisten laturien markkinan noin 30 W:sta 240 W:iin. Tämä johtuu siitä, että se on huomattavasti tehokkaampi kuin Super Junction MOSFETit, koska GaN:lla on käytännössä olemattomat kytkentähäviöt ja erittäin alhainen ominaisvastus (RDSON). Tämän ansiosta saavutetaan suurempi tehopakattu tiheys, laitteet voivat olla pienempiä tai tehokkaampia, ja lämmönhallinta on paljon helpompaa.

Vaikka MOSFETit ovat tällä hetkellä halvempia kuin GaN-HEMTit, niiden vaatimat kehittyneet resonanssitopologiat ja jäähdytyselementit tekevät niistä järjestelmätasolla kalliimpia kuin GaN. GaN:n etu vain kasvaa, kun mittakaavaedut alkavat vaikuttaa ja tuotanto kasvaa. Ainoa syy, miksi MOSFET saattaa olla parempi valinta hyvin matalatehoisissa sovelluksissa (esim. alle 20 W), on se, että GaN-sirut ovat niin pieniä tällä tehotasolla, että niiden käsittely on haastavaa.

Artikkeli löytyy kokonaisuudessaan alla ja uusimmasta ETNdigi-lehdestä.

 

GaN IS WINNING THE POWER BATTLE

SiC v GaN v SJ MOSFETs v IGBTs? Each has its place and that’s why we, at Power Integrations, do not treat GaN as a market, it’s a technology. It’s just one of many in our armoury, along with SiC and various different MOSFET technologies and we use what we determine to be the most appropriate, application by application.

Doug Bailey, Power Integrations

The perception of GaN’s place has changed significantly with our recent dramatic launch of a GaN device – and I think that is a justifiable adjective to use – with a breakdown voltage of 1700 V. Let’s put that into perspective: 1700 V is 450 V higher than our previous best, and 70% higher than the best offered by any other maker (which, incidentally, we believe is currently not available as a shippable high-volume product). Most GaN companies are struggling to get much above 750 V. We launched a flyback power supply IC, InnoMux-2, that is rated at 1700 V, so it can easily cope with 1000 VDC rail applications. It is available to order with a 16-week delivery lead time in volume, and samples are available off the shelf.

What does this mean for industry and the whole ‘GaN v SiC, which power IC technology is best’ discussion?

In short, we believe that GaN will soon be able to address all application sectors from the low 10s of watts up to 100s of kilowatts.

Let’s break it down. GaN has already won the low power charger market from 30 W to, say, 240 W. This is because it is much more efficient than Super junction MOSFETs, featuring negligible switching losses and very low specific RDSON. Therefore, higher power densities are achievable, devices can be made smaller or more powerful, and the thermal management challenge is much reduced.  Although MOSFETs are currently cheaper than GaN HEMTs, the need for advanced resonant topologies and heatsinks makes them less cost-effective than GaN at the system level. This GaN advantage will only improve as economies of scale kick in and production ramps up. The only reason why MOSFETs may be preferred for very low power applications (for example <20 W) is that the GaN die at low power levels are so small they are hard to handle.

As we move up in power levels through 500 W, 1 kW and up to 10kW, GaN is also winning. Here we are looking at applications such as refrigerators, e-bike chargers, washing machines and other white goods, HVAC compressors, solar, certain automotive functions such as the on-board charger and lead-acid replacement battery circuits, and server PSUs. All these are transitioning from MOSFETs. Some have already made the move to SiC, and since SiC and GaN have comparable efficiency ratings, why should GaN prevail here? Simply, the reason is cost. SiC requires huge amounts of energy to create the high processing temperatures required. GaN does not. A GaN device is inherently no more expensive to produce than a silicon part – devices can even be made on the same production lines with relatively few modifications.

Kuva 1. GaN has already won the low power charger market from 30 W to 240 W.

More and more of these 1 to 10kW applications – previously the preserve of MOSFETs and SiC - will be addressable by GaN, and it won’t stop there. Currently, GaN tops out at around 7-10 kW. That’s a little short of satisfying the needs of the EV inverter market – the biggest single power IC application TAM – but you only need another factor of 10 to get to EV power levels of a few hundred kW, and a factor of 10 in high tech is a matter of just a few years. There's no substantive constraint, there's no physical limitation…it’s not invention or inspiration that is needed, it's development.

At the very high power end of the scale - multi-megawatt wind turbines and gigawatt high-voltage DC installations - IGBTs are well established and comparatively cheap. Therefore, SiC looks set to be squeezed into a relatively small section of the market, which needs the higher currents that the vertical technology can offer.

One final point. When any new technology comes along, or takes a significant step forward, the first thing it does it to directly replace the previous tech. But then someone bright comes along and says, ‘well that’s OK, but the new tech allows us to completely rethink the design – to come up with a new concept that makes best use of the new technology without referring back to what was required by the old’. We’re continuing to innovate at the microelectronics, packaging, system, and algorithm levels to develop application-specific power products that advance efficiency, cost-effectiveness, and component count, opening up new ideas for new markets.

MORE NEWS

Kyberturvallisuuskeskus kehottaa jo varautumaan kvanttiuhkaan

Liikenne- ja viestintävirasto Traficomin Kyberturvallisuuskeskus kehottaa organisaatioita aloittamaan valmistautumisen kvanttitietokoneiden aiheuttamaan kryptografiauhkaan. Vaikka käytännössä nykyisten salausmenetelmien murtaminen kvanttitietokoneella on vielä tulevaisuutta, varautuminen on syytä aloittaa jo nyt.

HP:n tutkimus osoitti: tekoäly tekee kyberhyökkäämisestä helppoa

Tekoäly ei tee kyberhyökkäyksistä välttämättä kehittyneempiä, mutta se tekee niiden rakentamisesta huomattavasti helpompaa. Näin todetaan HP:n tuoreessa Threat Insights Report -raportissa, joka analysoi vuoden 2025 viimeisen neljänneksen haittaohjelmakampanjoita.

Huawei paransi urheilukellon paikannustarkkuutta 3D-antennilla

Huawei on tuonut uuteen Watch GT Runner 2 -urheilukelloonsa useita teknisiä parannuksia, joiden keskeinen tavoite on paikannustarkkuuden parantaminen juoksuharjoituksissa. Tärkein uudistus on kellon kehään integroitu 3D Floating -antenni, joka optimoi satelliittipaikannuksen säteilykuvion kellon rungon sisällä.

Nokia käyttää joka neljännen euronsa tutkimukseen

Nokia panostaa tutkimukseen poikkeuksellisen paljon. Yhtiön Yhdysvaltain arvopaperimarkkinavalvoja SEC:lle toimittaman Form 20-F 2025 -vuosiraportin mukaan tutkimus- ja kehitysmenot olivat viime vuonna 4,9 miljardia euroa, eli 24,4 prosenttia liikevaihdosta.

Ambiq tuo suuremmat AI-mallit paristokäyttöisiin laitteisiin

Ultravähävirtaisiin piireihin erikoistunut yhdysvaltalainen Ambiq on julkistanut uusia teknisiä yksityiskohtia tulevasta Atomiq-järjestelmäpiiristään, jonka tavoitteena on tuoda selvästi raskaampi tekoälylaskenta paristokäyttöisiin edge-laitteisiin. Piirin ensimmäisten näytteiden odotetaan valmistuvan lähivuosina, ja tuotannon on määrä alkaa vuonna 2027. Atomiq on suunniteltu erityisesti tilanteisiin, joissa tekoälyä ajetaan jatkuvasti suoraan laitteessa – esimerkiksi kameroissa, puettavissa laitteissa ja teollisissa sensoreissa.

Suomalaiset käyttävät tekoälyä muita pohjoismaalaisia vähemmän

Suomalaiset suhtautuvat tekoälyn käyttöön muita pohjoismaalaisia varovaisemmin. Samsungin teettämän kyselyn mukaan suomalaiset käyttäisivät puhelimen tekoälyominaisuuksia työtehtäviin, harrastuksiin ja luovaan tekemiseen selvästi harvemmin kuin ruotsalaiset, norjalaiset tai tanskalaiset.

Meta teki ”ourat” AI-laseissa

Tekoälylaseista on nopeasti tullut uusi kuluttajaelektroniikan laitekategoria. Tutkimusyhtiö Omdia arvioi, että AI-laseja toimitettiin maailmanlaajuisesti vuonna 2025 jo 8,7 miljoonaa kappaletta. Kasvua edellisvuoteen tuli peräti 322 prosenttia.

Testausjärjestelmän voi nyt suunnitella kokonaan graafisesti

Elektroniikan testausjärjestelmien suunnittelu siirtyy yhä enemmän ohjelmistotyökaluihin. Englantilainen Pickering Interfaces on julkistanut uuden Test System Architect -työkalun, jonka avulla koko testijärjestelmän arkkitehtuuri voidaan suunnitella graafisesti ennen varsinaisen laitteiston rakentamista.

ICEYE skannasi Suomen itärajan 10 päivässä

Suomalainen SAR-satelliittiyhtiö ICEYE on kuvannut koko Suomen ja Venäjän välisen rajan avaruudesta. Noin 1343 kilometrin pituinen itäraja tallennettiin tutkakuviksi kymmenessä päivässä.

Tekoäly tuo kännyköistä tutun muistin datakeskuksiin

Datakeskusten muistiteknologia on saamassa yllättävän vaikutteen mobiilimaailmasta. Tekoälykuormien kasvaessa palvelimissa ollaan siirtymässä kohti vähävirtaista LPDDR-muistia, joka on tähän asti tunnettu ennen kaikkea älypuhelimista. Micron on nyt esitellyt uuden 256 gigatavun SOCAMM2-moduulin, joka on yhtiön mukaan alan suurikapasiteettisin LPDRAM-palvelinmuisti.

Muistatko Microdriven? Apple tappoi minikokoisen kovalevyn lähes yhdessä yössä

Vielä 20 vuotta sitten huippuluokan mobiililaitteessa saattoi olla oikea kovalevy. Yksi tunnetuimmista esimerkeistä oli Nokia N91, jonka sisällä pyöri 1 tuuman kokoinen Microdrive-levy. Pienikokoinen kiintolevy tarjosi jopa 8 gigatavua tallennustilaa aikana, jolloin flash-muisti oli vielä kallista. N91 oli suunniteltu erityisesti musiikkipuhelimeksi, joka pystyi tallentamaan tuhansia kappaleita suoraan laitteen sisäiseen levyyn.

Rakettitiede hakee kasvua AI-avusteisista projekteista

Tekoäly on muuttamassa ohjelmistokehityksen arkea nopeasti. Helsinkiläisen ohjelmistotalo Rakettitieteen mukaan AI ei nopeuta pelkästään koodin kirjoittamista, vaan muuttaa koko kehitysprosessia arkkitehtuurisuunnittelusta testaukseen ja dokumentointiin. Yhtiö aikoo hakea kasvua erityisesti tekoälyavusteisesta ohjelmistokehityksestä, sanoo toimitusjohtaja Juha Huttunen.

Tiheimpien piirien valmistus nopeutuu – ja syy on yllättävä

Tiheimpien puolijohdepiirien valmistus voi nopeutua yksinkertaisella keinolla: lisäämällä happea litografiaprosessiin. Belgialainen tutkimuslaitos imec on osoittanut, että EUV-litografiassa käytettävien metal-oxide-resistien valotusannosta voidaan pienentää jopa 20 prosenttia nostamalla happipitoisuutta valotuksen jälkeisessä lämpökäsittelyssä (post-exposure bake).

Edullisempaa suorituskykyä autojen ECU-yksiköihin

Renesas on laajentanut autoteollisuudenRH850-mikro-ohjainperhettään uudella RH850/U2C-piirillä. Uutuus tuo 28 nanometrin valmistusprosessiin perustuvan suorituskyvyn aiempaa edullisempaan hintaluokkaan ja on suunnattu esimerkiksi alusta- ja turvajärjestelmiin, akustonhallintaan sekä auton korielektroniikkaan.

OMRON yhdistää robotiikan, konenäön ja ohjauksen samaan järjestelmään

Teollisuusautomaatiossa kehitys kulkee kohti järjestelmiä, joissa ohjaus, robotiikka, konenäkö ja turvallisuustoiminnot integroidaan samaan arkkitehtuuriin. Japanilainen automaatiovalmistaja OMRON esitteli tätä lähestymistapaa helmikuussa Vantaalla järjestetyssä Automation Excellence Tour -tapahtumassa.

Ilman enkelisijoittajia ei olisi Ouraa eikä Woltia

Finnish Business Angels Networkin (FiBAN) mukaan monet suomalaiset startup-menestystarinat olisivat jääneet syntymättä ilman varhaisen vaiheen sijoittajia. Järjestön tuoreen vuositilaston mukaan suomalaiset startupit saivat vuonna 2025 enkelisijoittajilta yhteensä 57 miljoonaa euroa.

Bluetooth LE:n datanopeus lähes 4-kertaistuu

Rohde & Schwarz ja Realtek ovat validoineet ensimmäisen testiratkaisun Bluetooth LE High Data Throughput -ominaisuudelle eli HDT:lle. Uusi PHY-laajennus nostaa BLE-yhteyksien maksimidatanopeuden 2 megabitistä sekunnissa 7,5 megabittiin sekunnissa.

PXI halpenee – modulaarinen testaus avautuu pk-tiimeille

Emerson laajentaa National Instruments-brändin PXI-testialustaa uusilla, aiempaa edullisemmilla laitteilla. Tavoitteena on tuoda modulaarinen, skaalautuva automaatiotestaus myös pienempien tuotekehitystiimien ja uusien toimialojen ulottuville ilman kompromisseja mittaustarkkuudessa tai synkronoinnissa.

Kiinalaisryhmä hyökkää Windows-palveluilla ja Google Drivella

Tietoturvayritys Check Point Research on paljastanut Silver Dragon -nimisen kybervakoiluryhmän, joka kohdistaa hyökkäyksiä hallituksiin Kaakkois-Aasiassa ja Euroopassa. Tutkijoiden mukaan ryhmä on suurella varmuudella Kiinaan kytkeytyvä ja todennäköisesti osa APT41 -kokonaisuutta.

Botit generoivat jo kolmasosan verkkoliikenteestä – myös tekoälybotteja aletaan estää

Lähes kolmasosa globaalista verkkoliikenteestä on jo bottien tuottamaa. Tämä käy ilmi Fastlyn Threat Insights -raportista, jossa analysoitiin heinä–syyskuun 2025 aikana triljoonia sovellus- ja API-pyyntöjä yhtiön verkossa.

TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Lääkintälaitteet siirtyvät verkkoon, hoito potilaan kotiin

ETN - Technical articleLääkintälaitteiden internet (IoMT) yhdistää diagnostiikan, puettavat anturit ja sairaalalaitteet pilvipohjaisiin järjestelmiin. Etävalvonta, reaaliaikainen data ja koneoppiminen lupaavat parempaa hoidon laatua ja kustannussäästöjä, mutta samalla ratkaistavaksi jäävät yhteentoimivuus, sääntely ja tietoturva.

Lue lisää...

OPINION

Teslalla ei vieläkään ole itseajavaa autoa

Tesla ei muutu itseajavaksi sillä, että siitä poistetaan ratti. Yhtiö on aloittanut ratittoman Cybercabin sarjatuotannon, mutta ratkaiseva komponentti puuttuu edelleen: toimiva itseajaminen, jota ei tarvitse valvoa, kirjoittaa Elektroniktidningenin Jan Tångring.

Lue lisää...

LATEST NEWS

  • Kyberturvallisuuskeskus kehottaa jo varautumaan kvanttiuhkaan
  • HP:n tutkimus osoitti: tekoäly tekee kyberhyökkäämisestä helppoa
  • Huawei paransi urheilukellon paikannustarkkuutta 3D-antennilla
  • Nokia käyttää joka neljännen euronsa tutkimukseen
  • Ambiq tuo suuremmat AI-mallit paristokäyttöisiin laitteisiin

NEW PRODUCTS

  • Suosittu vähävirtainen IoT-yhteys helposti lisäkortilla
  • Tämä ajuri auttaa pitämään auton hengissä pakkasaamuna
  • 40 TOPSia verkon reunalle
  • Erittäin tarkka anturi virranmittaukseen
  • Eikö 8 bittiä enää riitä? Tässä vastaus
 
 

Section Tapet