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...

Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.

Artikkelin on kirjoittanut Jonathan Liao, joka toimii onsemin Automotive Traction Solutions -ryhmän tuotelinjapäällikkönä. 

Sähköajoneuvojen (EV) käyttöönotto on kasvussa, mitä vauhdittavat kuluttajien kasvavat vaatimukset, ympäristöhuolet, sääntely sekä saatavilla olevat vaihtoehdot. Goldman Sachsin tuoreen tutkimuksen mukaan sähköautojen osuus maailmanlaajuisista autokaupoista oli 10 prosenttia vuonna 2023. Vuoteen 2030 mennessä ennusteen odotetaan kasvavan 30 prosenttiin ja vuoteen 2035 mennessä sähköautojen osuus voisi olla puolet maailmanlaajuisesta automyynnistä.

Yksi suurimmista sähköautojen käyttöönoton esteistä on kuitenkin "toimintasädeahdistus", eli pelko siitä, ettei akkulatausten välillä voi matkustaa toivottua etäisyyttä. Ratkaisu tähän on ajoneuvon toimintasäteen kasvattaminen ilman merkittävää kustannusten nousua. Tämä artikkeli havainnollistaa, kuinka piikarbidi eli SiC-transistorien eli mosfetien käyttö vetoinvertterissä voi pidentää sähköauton toimintasädettä jopa 5 prosenttia. Lisäksi käsitellään, miksi jotkut laitevalmistajat ovat olleet haluttomia siirtymään piipohjaisista IGBT- transistoreista SiC-piireihin, sekä onsemin ponnisteluja lievittää näitä huolia ja lisätä luottamusta tähän kehittyvään laajan kaistaeron puolijohdeteknologiaan.

Auton vetoinvertterin trendit 

Vetoinvertteri (pääinvertteri) sähköajoneuvossa muuntaa akkujännitteen tasavirrasta (DC) vaihtovirraksi (AC), jota sähköinen vetomoottori tarvitsee ajoneuvon liikuttamiseen. Viimeaikaisia trendejä vetoinverttereiden suunnittelussa ovat: 

  • Tehon kasvattaminen: Mitä suurempi invertterin teho on, sitä nopeammin ajoneuvo kiihtyy ja reagoi kuljettajaan.
  • Hyötysuhteen maksimoiminen: Invertterin kuluttamaa tehoa on vähennettävä, jotta käytettävissä oleva teho vetoon lisääntyy.
  • Korkeampi jännite: Viime aikoihin asti 400 V akut ovat olleet yleisimpiä, mutta autoteollisuus siirtyy kohti 800 V järjestelmiä virran, kaapelipaksuuden ja painon vähentämiseksi. Sähköauton vetoinvertterin on pystyttävä käsittelemään tämä korkeampi jännitetaso ja käyttämään siihen sopivia komponentteja.
  • Painon ja koon vähentäminen: SiC:llä on suurempi tehotiheys (kW/kg) verrattuna piipohjaisiin IGBT:ihin. Suurempi tehotiheys voi pienentää järjestelmän kokoa (kW/litra), mikä auttaa vähentämään vetoinvertterin painoa ja vähentämään sähkömoottorin kuormitusta. Keveämpi ajoneuvo auttaa pidentämään toimintasädettä samalla akulla, pienentäen voimansiirtolinjaa ja lisäten tilaa matkustajille sekä tavaralle.

 

Kuva 1: Sähköautojen vetoinvertterin suunnittelun uusimpia trendejä.

SiC:n edut piihin verrattuna 

Piikarbidilla on materiaalina useita etuja piihin verrattuna, mikä tekee siitä paremman valinnan vetoinverttereiden suunnitteluun. Ensimmäinen on sen fyysinen kovuus – 9,5 Mohsia verrattuna piin 6,5 Mohsiin – mikä tekee siitä paremman korkeapaineisiin sintrausprosesseihin ja antaa sille suuremman mekaanisen lujuuden. Sen lämmönjohtavuus (4,9 W/cm.K) on yli nelinkertainen piihin (1,15 W/cm.K) verrattuna, mikä tarkoittaa, että se voi toimia luotettavasti korkeammissa lämpötiloissa siirtämällä lämpöä tehokkaammin.

Lisäksi SiC:llä on kahdeksankertainen läpilyöntijännite (2500 kV/cm vs 300 kV/cm), ja sen laajan kaistaeron ominaisuudet mahdollistavat sen kytkeytymisen päälle ja pois päältä nopeammin, mikä tekee siitä paremman valinnan sähköautojen yhä korkeamman jännitteen (800 V) arkkitehtuureihin. Lisäksi sen laaja kaistaero tarkoittaa, että SiC:n häviöt ovat pienemmät kuin piin.

Miksi SiC-piireihin siirtymistä epäröidään?

Huolimatta SiC:n ilmeisistä eduista jotkut autoteollisuuden laitevalmistajat ovat olleet hitaita siirtymään perinteisemmistä, piipohjaisista kytkentälaitteista, kuten IGBT:stä, vetoinverttereissä. Tähän on syynä monia SiC:tä koskevia käsityksiä:

  • ei ole kypsä teknologia
  • on vaikea toteuttaa
  • ei ole saatavilla vetosovelluksiin sopivassa koteloinnissa
  • tarjonta ei ole yhtä helposti saatavilla kuin piipohjaisten laitteiden
  • on kalliimpi kuin IGBT:t

Seuraavaksi osoitamme, miksi nämä käsitykset ovat perusteettomia ja miksi OEM-valmistajien tulisi luottavaisesti käyttää SiC-teknologiaa sähköautojen vetoinverttereissä.

SiC:n hyödyt vetoinvertterin hyötysuhteessa 

Ensimmäinen askel luottamuksen rakentamisessa on osoittaa SiC:n selkeä suorituskykyetu vetoinvertterien suunnittelussa. onsemin NVXR17S90M2SPB (1,7mΩ Rdson) ja NVXR22S90M2SPB (2,2mΩ Rdson) EliteSiC Power 900 V -tehomoduuleja simuloitiin piiritason suunnitteluohjelmistolla ja niiden suorituskykyä verrattiin onsemin 820 A VE-Trac Direct IGBT:hen. Simuloinnit osoittivat, että:

  • 450 V DC-väyläjännitteellä ja 550 Arms tehonsyötöllä 10 kHz kytkentätaajuudella SiC-moduulien liitoslämpötila (Tvj) (111 °C) oli 21 % alhaisempi kuin IGBT:n (142 °C) samoissa jäähdytysolosuhteissa.
  • Verrattuna IGBT:hen, NVXR17S90M2SPB:n keskimääräiset kytkentähäviöt olivat 34,5 % alhaisemmat, kun taas NVXR22S90M2SPB:n häviöt olivat 16,3 % alhaisemmat.
  • Kokonaisenergiatappiot olivat yli 40 % pienemmät kokonaisessa vetoinvertterisuunnittelussa, joka toteutettiin NVXR17S90M2SPB:llä, kun taas NVXR22S90M2SPB:n käytöllä saavutettiin jopa 25 % pienemmät tehohäviöt verrattuna IGBT-pohjaiseen suunnitteluun.

Vaikka nämä parannukset olivat spesifisiä vetoinvertterille, ne tarkoittavat 5 prosentin hyötysuhdeparannusta koko sähköauton suorituskyvyssä, mikä mahdollistaa 5 prosentin lisäyksen toimintasäteeseen. Esimerkiksi sähköauto, jossa on 100 kW:n akku ja 500 kilometrin toimintasäde, voisi kulkea jopa 525 kilometriä onsemin EliteSiC-tehomoduuleihin pohjaavalla vetoinvertterillä. Merkittävää on myös, että tällaisen vetoinvertterin kustannukset olisivat 5 prosenttia alhaisemmat kuin piipohjaisten IGBT:iden.

SiC tarjoaa suuremman tehonsyötön

Laitevalmistajille, jotka harkitsevat siirtymistä pois IGBT-teknologiasta, onsemi tarjoaa SiC-moduuleja, joissa on samanlainen mekaaninen kokoluokka. Tämä helpottaa integraatiota ja mahdollistaa käyttöönoton ilman muutoksia valmistusprosessiin. Lisäksi ne tarjoavat lisäetuna suuremman tehonsyötön samalla liitoslämpötilalla.

Esimerkiksi NVXR17S90M2SPB voi syöttää 760 Arms verrattuna IGBT:n 590 Arms (Tvj = 150 ºC), mikä merkitsee 29 prosentin tehonlisäystä. Lisäksi onsemi sintraa SiC-sirut suoraan kuparilevyyn, mikä mahdollistaa jopa 20 prosenttia pienemmän lämpöresistanssin laitteen liitoksen ja jäähdytysnesteen välillä.

Kuva 2: onsemin SiC-kotelointi tarjoaa alansa johtavan alhaisen lämpöresistanssin.

Siirtovalettu kotelointi, joka käyttää edistynyttä liitäntätekniikkaa, edistää osaltaan näiden moduulien korkeaa tehotiheyttä ja tarjoaa myös alhaisen siruinduktanssin, mikä on tärkeää korkean kytkentätehokkuuden kannalta). Korkeampi kytkentätaajuus voi pienentää järjestelmän joidenkin passiivisten komponenttien kokoa ja painoa. Lisäksi tämä kotelointityyppi, joka kestää jopa 200 °C käyttölämpötiloja, vähentää OEM-valmistajien jäähdytystarpeita ja mahdollistaa pienempien pumppujen käytön lämmönhallinnassa.

Siirtyminen SiC-piireihin kannattaa myös vetoinvertterin ulkopuolella

Kun sähköautojen akkujännitteet kasvavat, sähkövirtoja voidaan alentaa saman tehon saavuttamiseksi. Järjestelmätasolla tämä tarkoittaa, että autossa käytettävät kaapelit ohenevat. Siirtyminen SiC-teknologiaan tulee yhä loogisemmaksi, sillä SiC-komponentit tuottavat vähemmän lämpöä kuin pii, mikä mahdollistaa entistä korkeamman tehotiheyden paitsi vetoinverttereissä, myös laajemmassa sähköauton arkkitehtuurissa.

Ei huolta toimituksista

onsemi on investoinut merkittävästi täysin integroidun ja kypsän SiC-toimitusketjun ja ekosysteemin luomiseen, johon sisältyvät epitaksia- eli kasvatusvalmistus, 150 millimetrin tuotteiden (ja suunnitteilla olevien 200 millimetrin tuotteiden) valmistus, erilliset komponentit, integroidut piirilaitteet, moduulit ja referenssisovellussuunnitelmat. Yli vuosikymmenen kestänyt kehitystyö ja onsemin asiantuntemus voivat hälventää kaikki autoteollisuuden OEM-valmistajien epäilykset SiC-teknologiaan siirtymisestä.

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