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

Anthropicin uudet mallit tuovat tehokkaamman koodaamisen AWS:lle

Anthropic on julkaissut uudet Claude 4 -sukupolven mallit ja ne ovat nyt saatavilla Amazon Bedrockissa. Claude Opus 4 ja Claude Sonnet 4 -mallien painopiste on erityisesti ohjelmoinnissa, pitkäjänteisessä päättelyssä ja tekoälyagenttien tukemisessa – ja niiden suorituskyky koodauksen tehtävissä on tällä hetkellä markkinoiden kärkeä.

Samsungin Edge näyttää tietä tulevaan

Samsungin uusi Galaxy S25 Edge rikkoo muotoilun rajoja, mutta ohuus tuo mukanaan myös merkittäviä kompromisseja. S-sarjan ohuin laite on vain 5,8 mm paksu ja painaa vain 163 grammaa, kaikkea ei voi saada samaan pakettiin.

Tamperelainen VLSI Solution yhdisti Linuxin ja RISC-V:n audioprosessorissa

Tampereella toimiva VLSI Solution on julkistanut uuden piirisarjan, joka yhdistää Linux-käyttöjärjestelmän, avoimen RISC-V-suorittimen ja reaaliaikaisen DSP-prosessorin samaan siruun. Uusi VSRVES01-piiri on suunniteltu erityisesti verkkoäänisovelluksiin ja IoT-laitteisiin, joissa tarvitaan sekä tehokasta signaalinkäsittelyä että joustavaa ohjelmistoalustaa.

Nokia kiihdyttää kotien Wi-Fi-verkot 9,4 gigabittiin

Nokia tuo markkinoille kaksi uutta Wi-Fi 7 -reititintä, jotka lupaavat ennennäkemätöntä nopeutta ja kattavuutta kotiverkkoihin. Malliston lippulaiva, Beacon 9, yltää jopa 9,4 gigabitin sekuntinopeuksiin.

Infineon vie galliumnitridin avaruuteen

Infineon Technologies on julkaissut uuden sukupolven säteilyä kestävät GaN- eli galliumnitridi-transistorit, jotka on valmistettu yhtiön omalla tehtaalla CoolGan-teknologiaan pohjautuen. Uutuustuotteet on suunniteltu kestämään avaruuden vaativia olosuhteita, ja yksi niistä on ensimmäinen täysin sisäisesti valmistettu GaN-laite, joka on saavuttanut Yhdysvaltain puolustuslogistiikkaviraston (DLA) myöntämän JANS.

Modeemeissa on eroja

Apple on ottanut ison askeleen irtautuessaan Qualcommin modeemeista ja julkaissut ensimmäisen oman 5G-modeeminsa, C1:n, iPhone 16e -mallin yhteydessä. Vaikka siirtymä tuo Applen laite- ja ohjelmistosuunnittelun entistä tiiviimmin yhteen, tuoreiden testien valossa Qualcommin modeemit tarjoavat edelleen parempaa suorituskykyä erityisesti nopeuden osalta.

Yokogawa istutti datankeruunsa PC:n kylkeen

Mittaus- ja testausyritys Yokogawa Test & Measurement on julkaissut uuden SL2000 High-Speed Data Acquisition Unit -laitteen, joka tuo perinteisen ScopeCorderin tehon suoraan PC:n ohjaukseen. Käytännössä kyse on siitä, että aiemman DL950:n ydin on siirretty PC-pohjaiseen järjestelmään, ilman omaa näyttöä, mutta varustettuna tehokkaalla datansiirrolla ja kehittyneillä ohjelmistoilla.

Oikein tehtynä jokainen NFC-liitos on erittäin turvallinen

NFC-teknologia (Near Field Communication) on jo pitkään mahdollistanut langattoman, nopean ja helppokäyttöisen yhteyden esimerkiksi maksutilanteissa, älylaitteiden yhdistämisessä ja tuotteiden tunnistamisessa. Viime vuosina turvallisuusnäkökulma on noussut keskiöön, ja oikein toteutettuna NFC-yhteydestä voi tulla paitsi vaivaton myös erittäin turvallinen.

Läpimurto akkuteknologiassa – litiumionien liike paranee 30 prosenttia

Tutkijat Münchenin teknillisestä yliopistosta (TUM) ovat kehittäneet uuden materiaalin, joka mahdollistaa litiumionien liikkeen yli 30 prosenttia aiempaa nopeammin. Kyseessä on maailmanennätys ionien johtavuudessa ja samalla merkittävä askel kohti tehokkaampia ja turvallisempia kiinteäakkuja.

OnePlus ottaa tietoisen riskin: tilakytkin vaihtuu monitoiminappiin

OnePlus on päättänyt luopua yhdestä tunnistettavimmista ominaisuuksistaan eli fyysisestä Alert Slider -tilakytkimestä ja korvata sen uudella ohjelmoitavalla Plus Key -painikkeella. Muutos on osa yhtiön uutta tekoälystrategiaa, jonka keskiössä on ”käyttäjäkohtaisesti mukautuva älykkyys”.

Nokia tappaa kuparin kuluttajien yhteyksistä

Nokian eilen julkistaman uuden 25G PON -linjakortin voi sanoa merkitsevän kuparikaapelointiin perustuvien kuluttajalaajakaistojen lopun alkua. Yhtiön mukaan uutuus tuo todelliset 10 gigabitin yhteydet koteihin kustannustehokkaasti. Tämä tekee kupariyhteyksistä teknisesti ja taloudellisesti vanhentuneita.

Xiphera palkittiin laitepohjaisesta salauksestaan

Suomalainen Xiphera on voittanut arvostetun ECSO STARtup Award 2025 -palkinnon Euroopan kyberturvallisuusjärjestön järjestämässä kilpailussa Haagissa. Palkinto myönnettiin yrityksen huippuluokan laitteistopohjaisista kryptografiaratkaisuista, jotka tarjoavat korkean turvallisuustason kriittisille toimialoille, kuten energia-, puolustus- ja tietoliikennesektorille.

Jokainen pörssiasiakas on 65,1 metrin kuituyhteyden päässä

Pörssikauppa Pohjoismaissa toimii yhä tarkasti säädellyissä olosuhteissa, vaikka teknologia loikkaa pilveen. Nasdaqin ja AWS:n huhtikuussa julkistama yhteistyö vie markkinainfrastruktuurin uudelle aikakaudelle, mutta yksi asia pysyy: jokaisella kaupankäyntiosapuolella on edelleen yhtä pitkä matka pörssijärjestelmään – kirjaimellisesti.

Siirtyminen 22 nanometriin on Silicon Labsille iso askel

Silicon Labs on julkistanut uuden sukupolven järjestelmäpiirit (SoC), jotka merkitsevät merkittävää teknologista harppausta yhtiön historiassa. Uudet Series 3 -piirit, SiXG301 ja SiXG302, valmistetaan edistyksellisellä 22 nanometrin valmistustekniikalla, mikä parantaa huomattavasti suorituskykyä, energiatehokkuutta ja integroitavuutta aiempiin sukupolviin verrattuna.

Arm-pohjainen prosessori pidentää selvästi läppärin käyttöikää

Uuden sukupolven kannettavat tietokoneet hyötyvät nyt merkittävästi Arm-pohjaisten prosessoreiden energiatehokkuudesta. HP:n uusimmat OmniBook 5 -sarjan mallit osoittavat, että kannettavan akunkesto voi yltää jopa 34 tuntiin. Tämä tarkoittaa useita päiviä tavallisessa käytössä ilman lataustarvetta.

Tekoäly tekee kyberhyökkäyksistä automatisoituja

Kyberhyökkäysten tahti kiihtyy globaalisti tekoälyn ja automaation myötä. Fortinetin kyberturvatutkimusyksikkö FortiGuard Labsin tuoreen Global Threat Landscape 2025 -raportin mukaan rikolliset hyödyntävät yhä enemmän automatisoituja työkaluja haavoittuvuuksien etsimiseen ja hyödyntämiseen, mikä lyhentää merkittävästi aikaa ensimmäisestä skannauksesta varsinaiseen hyökkäykseen.

Rustin rooli Linuxissa kasvaa

Uusimman Linux-ytimen version 6.15 myötä Rust-ohjelmointikielen tuki ottaa seuraavan askeleen ytimeen integroinnissa. Vaikka Rustin osuus on edelleen pieni, sen laajentaminen esimerkiksi ajastinjärjestelmään (hrtimer) ja ARMv7-arkkitehtuurin tuonti mukaan kertoo, että Rustille on löytymässä todellista käyttöä maailman tärkeimmässä avoimen lähdekoodin ohjelmistoprojektissa.

Mobiilinetti on kaupungeissa selvästi parempi

Liikenne- ja viestintävirasto Traficomin mukaan mobiiliverkon laatu vaihtelee Suomessa huomattavasti alueittain. Bittimittari.fi-palvelun mittausten perusteella suurimmat erot näkyvät yhteysnopeuksissa kaupunkien ja maaseudun välillä.

Telian datakeskus lämmittää 14 000 kerrostalokaksiota

Telian Helsinki Data Center pystyy nyt lämmittämään jopa 14 000 kerrostalokaksiota. Tämä on mahdollista, kun datakeskuksen hukkalämmön talteenoton kapasiteetti nostettiin keväällä 2025 peräti 90 prosenttiin aiemmasta 60 prosentista.

Tekoäly pysäyttää junan vaaratilanteissa

VTT ja teknologiayhtiö ToolTech ovat kehittäneet tekoälypohjaisen sensorijärjestelmän, joka parantaa turvallisuutta ja tuottavuutta haastavissa ympäristöissä – aina sumuisista rautateistä pölyisiin kaivoksiin. Uusi järjestelmä kykenee havaitsemaan esteet, kuten ihmiset ja eläimet, jopa 200 metrin etäisyydeltä ja ilmoittamaan niistä ajoneuvon kuljettajalle reaaliajassa.

3D-tulostus on tie kestävään elektroniikkavalmistukseen

ETN - Technical articlePerinteinen elektroniikan valmistus perustuu prosesseihin, jotka johtavat usein materiaalihävikkiin, korkeisiin työkalukustannuksiin ja merkittäviin varastointikuluihin. Viime vuosina lisäävä valmistus (additive), erityisesti 3D-tulostus, on kuitenkin alkanut nousta varteenotettavaksi vaihtoehdoksi elektroniikan valmistuksessa, sillä se tarjoaa lisää suunnittelun joustavuutta sekä mahdollisia ympäristö- ja taloudellisia etuja.

Lue lisää...

Näin otat tekoälyn käyttöön teollisuudessa

Vaikka monet organisaatiot ovat jo ottaneet käyttöön perinteisiä tekoälyagentteja, tie täysin autonomisiin tekoälyagentteihin voi sisältää haasteita. Tekemällä strategisia investointeja ja omaksumalla metodisen lähestymistavan agenttien skaalaamiseen, sekä niiden erityisten roolien määrittelyyn, teollisuusyritykset voivat päästä loputtomalta tuntuvien kokeilujen yli ja alkaa nauttia tekoälyagenttien hyödyistä todellisessa elämässä, kirjoittaa teollisuuden ohjelmistoja kehittävän IFS:n tekoälyjohtaja Bob De Cuax.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
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