Galliumnitridi eli GaN haastaa perinteiset piitransistorit myös pienjännitteisessä tehonmuunnoksessa. Renesas on esitellyt ensimmäiset 100 voltin GaN-tehotransistorinsa, jotka on suunnattu erityisesti tekoälypalvelimien 48 voltin tehonsyöttöön, robotiikkaan ja teollisuuden moottoriohjaukseen.
Tekoälypalvelimien kasvava tehontarve muuttaa datakeskusten sähkönjakelua. Perinteisten pienjännitejärjestelmien rinnalle ovat nousemassa 800 voltin tasajännitejakelu ja 48 voltin väylät, joissa tehonmuunnoksen hyötysuhteella ja tehotiheydellä on entistä suurempi merkitys.
Renesas vastaa kehitykseen neljällä uudella 100 voltin E-mode-tyyppisellä GaN-transistorilla. Normaalisti johtamattomat komponentit on suunniteltu korvaamaan perinteisiä piipohjaisia MOSFET-transistoreita erityisesti DC-DC-muuntimissa ja muissa nopeasti kytkevissä tehoasteissa.
GaN:n keskeinen etu on mahdollisuus nostaa kytkentätaajuutta. Datakeskusten tehonmuuntimet toimivat nykyisin tyypillisesti muutaman sadan kilohertsin taajuuksilla, mutta uudet arkkitehtuurit mahdollistavat siirtymisen megahertsiluokkaan. Suurempi taajuus pienentää tarvittavien kelojen ja muiden passiivikomponenttien kokoa, jolloin samaan tilaan voidaan sijoittaa enemmän tehoa.
Renesasin mukaan uudet transistorit voivat pienentää kytkentähäviöitä 40–70 prosenttia ja jopa kaksinkertaistaa järjestelmän tehotiheyden sovelluksesta riippuen. Piitransistoreihin perustuvaan toteutukseen verrattuna hyötysuhde voi parantua 1–3 prosenttiyksikköä. GaN-transistoreissa ei myöskään synny piitransistoreille tyypillisiä estosuuntaisen palautumisvarauksen aiheuttamia häviöitä.
Uuden tuoteperheen transistorien johtavan tilan resistanssi RDS(on) vaihtelee 1,2 ja 5 milliohmin välillä. Komponentteja on saatavana sekä alapuolisella että kaksipuolisella jäähdytyksellä. Renesas korostaa myös MOSFET-yhteensopivia koteloita, joiden ansiosta GaN-komponentteihin voidaan siirtyä ilman merkittäviä muutoksia piirilevyn rakenteeseen.
Datakeskusten lisäksi Renesas tähtää humanoidirobotteihin, teollisuusautomaatioon, sähkötyökaluihin ja aurinkosähkön mikroinverttereihin. Näissä sovelluksissa pienemmät kytkentähäviöt ja suurempi tehotiheys voivat vähentää jäähdytyksen tarvetta ja pienentää koko tehoelektroniikan kokoa.
Humanoidirobottien servokäyttöjen on ohjattava nivelten liikkeitä tarkasti ja nopeasti. Samalla niiden mikro-ohjaimilta vaaditaan yhä enemmän tiedonsiirtoa, diagnostiikkaa ja muita järjestelmätason toimintoja. Ratkaisuna on erottaa aikakriittinen moottorinsäätö muista prosessorin tehtävistä ja siirtää se erillisen laitteiston hoidettavaksi.
Infineon on esitellyt uuden virta-anturin, joka soveltuu jopa satojen ampeerien virtojen mittaamiseen pienikokoisissa elektroniikkalaitteissa. XENSIV TLI5572 hyödyntää magneettista TMR-tekniikkaa, jonka ansiosta perinteinen shunttivastus ja siihen liittyvä vahvistinpiiri voidaan jättää pois. Ratkaisu on suunnattu erityisesti robotiikkaan, akkukäyttöisiin työkaluihin ja droneihin.
