600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Последний взгляд назад, в 2021 год, чтобы направить нас в будущее

Технологии силовой преобразовательной техники

В 2021 году многие компании заложили основы для обеспечения качества и эффективности полупроводников в соответствии с требованиями новой энергетической отрасли, а также масштабировали производство, чтобы восполнить нехватку компонентов. Хотя пандемия продолжает вызывать озабоченность, особенно в электронной промышленности, ее также можно рассматривать как новую возможность для широкополосных полупроводников, которые менее подвержены воздействию, чем традиционные полупроводники.

2022 год будет иметь решающее значение для зеленого развития и борьбы с изменение климата. Переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии ускорится в следующем году при высоком спросе на системы хранения энергии с длительным сроком службы и передовую полупроводниковую экосистему для следующего поколения энергетических решений. Достижения в энергия термоядерного синтеза позволит нам мыслить нестандартно в отдаленном будущем, когда потребность в энергии все еще будет жизненно важной. Эндрю Холланд, генеральный директор Ассоциации термоядерной промышленности, сказал, что достижение точки, когда термоядерная реакция производит больше энергии, чем потребляет, сродни поиску Святого Грааля энергии.

Пришло время заменить ископаемое топливо углеродно-нейтральной энергией, вырабатываемой из возобновляемых источников, включая энергию ветра, солнца и гидроэлектроэнергии, что поможет в борьбе с глобальным потеплением. Следующие несколько лет будут иметь решающее значение для выживания планеты. Переход на зеленую энергетику сейчас более важен, чем когда-либо.

Технология дает нам все ресурсы для реализациивозобновляемые источники энергии, но вопрос, как отметил Хассан Эль-Кури, генеральный директор, президент и член совета директоров onsemi, заключается в том, с каким мышлением мы будем его использовать и как мы будем сокращать отходы и потребление.

Мы живем в Мире, где есть возможность обратиться к этим проблемам. Первый шаг — признать, что это важно, что это правильно, и что мы примем меры. Это означает рассмотрение и продвижение осведомленности и воздействия нашей климатической миссии. На какие компромиссы нам придется пойти? Как насчет их долгосрочной жизнеспособности?

Электромобильность является важнейшей движущей силой энергетической революции, и, по прогнозам, она повысит спрос на электроэнергию, вырабатываемую на возобновляемых источниках энергии. В результате спрос на гибкость энергосистемы быстро растет. По мере того как интеллектуальные сети и возобновляемые источники энергии становятся все более распространенными, хранение энергии будет приобретать все большее значение в этом секторе. Многие технологии найдут место для резервного копирования и приложений, изменяющих время, по мере снижения цен на накопители энергии. По словам Цунг-Цонг Ву, министра науки и технологий Тайваня и заместителя председателя Совета по науке и технологиям Исполнительного Юаня, “Нет никаких сомнений в том, что будущее чипов и связанных с ними интеллектуальных датчиков приведет к появлению еще большего количества электронных и менее механических автомобилей”.

Ресурсы на этой земле скудны, и мы все должны вносить свой вклад, живя в взаимосвязанном мире. Вот почему в результате различных интервью, которые я провел, я узнал, что, когда мы думаем о будущем, мы все должны интегрироваться и вовлекаться. Технология, природа и общество — все это должно быть взаимосвязано. “Командная работа — это способность работать вместе над общим видением”. Все это включает в себя инновации, которые определяются как умение делать что-то лучше, чем вы делали накануне. Таким образом, каждое улучшение, каким бы незначительным оно ни было, считается инновацией. Хорошим примером инноваций является изменение того, как мы работаем. “Делать все возможное сегодня — лучшая подготовка к завтрашнему дню”. Для инноваций необходимо участие каждого. Если вы можете внедрять инновации, вы можете обратиться к проблеме, противостоять ей, а затем устранить ее, и независимо от того, какие трудности возникнут через пять лет, мы сможем выполнить это и быть готовыми к будущим вызовам, связанным с изменением климата. Самое главное — связать то, чему вы научились, с тем, что вы делаете, а это значит ценить свою работу, каждый день узнавать что-то новое, а затем применять это на практике. И, как сказал Стив Джобс, “ваша работа займет большую часть вашей жизни, и единственный способ быть по-настоящему удовлетворенным — это выполнять работу, которую вы считаете потрясающей”. И единственный способ сделать отличную работу — это наслаждаться ею. Ключ к переменам заключается в том, чтобы посвятить всю свою энергию созданию нового, а не борьбе со старым.

Внедрение платформ с открытым исходным кодом ускорит смену технологической парадигмы. Мы живем на планете, которая “погружена” в неиспользованную энергию, и мы все еще пытаемся выяснить (хотя и приложили огромные усилия), как извлечь из нее максимальную пользу. Солнце — единственный безопасный источник энергии. Звезда возрастом 4 миллиарда лет, которая нагревает и освещает нашу планету и определяет жизненные циклы всех организмов на Земле, также является бесконечным источником энергии. Нам нужно сосредоточиться на новых бизнес-моделях, новых инструментах проектирования и регулировании рынка, которые могут увеличить инвестиции. Только инвестируя в исследования, можно будет продолжать снижать энергозатраты, улучшать производительность энергетических систем и инвестировать в системы, интегрирующие возобновляемые источники энергии. Инновации также должны сыграть свою роль: жизненно важно выявить и разработать новые технологии, которые помогут нам отказаться от угля в разумные сроки. Надеемся, что мы продолжим инвестировать в новые возобновляемые технологии, которые обеспечат нам более устойчивое будущее.

Мы все должны чувствовать себя причастными к борьбе с изменением климата. Одним из первых шагов является экономия энергии. Правительствам и нациям недостаточно осуществлять программы преобразования энергии, которые постепенно переходят от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии.
Усилия по повышению энергоэффективности и энергосбережению имеют решающее значение, и каждый из нас несет ответственность за участие в этих областях.Одна из самых сложных задач, с которыми мы сталкиваемся, — это адаптация к изменению климата.
Каждая компания, правительство и отдельный человек должны внести свой вклад, потому что выбор, который мы делаем сейчас, будет определять наш мир через 50 или 100 лет.

Выставка PowerUp Expo

То Конференция по включению питания видел, как многие докладчики обсуждали следующую волну широкополосных полупроводников, а также эволюцию следующих энергетических сетей и решений для управления двигателями. Я хотел бы напомнить вам, что все видео доступны по запросу, и вы можете получить к ним доступ и посмотреть их в удобное для вас время.

“Когда допустимо использовать GaN [нитрид галлия] и каковы преимущества?” — спросил Алекс Лидоу, генеральный директор EPC, во время вступительной лекции 7 декабря. Хотя существуют обоснованные опасения, он считает, что самый насущный вопрос — “зачем продолжать использовать кремний?” GaN обладает рядом преимуществ. “Он меньше, быстрее, эффективнее и дешевле, что сейчас отражается на рыночной цене за предыдущие пару лет”, — пояснил Лидоу. Самое большое преимущество, которое определит будущее преобразования энергии больше, чем что-либо другое в GaN, заключается в том, что проще интегрировать несколько устройств питания.

Во второй части вступительной лекции Виктор Велиадис, профессор электротехники и вычислительной техники в Университете штата Северная Каролина, исполнительный директор и технический директор PowerAmerica, отметил, что устройства из карбида кремния (SiC) и GaN позволяют создавать более эффективную и новую силовую электронику благодаря их более высокой теплопроводности, энергетическому разрыву (измеряется в электрон-вольтах) и критическое электрическое поле.

Из-за огромной запрещенной зоны и критического электрического поля высоковольтные устройства могут быть построены с более тонкими слоями, что приводит к снижению сопротивления и потерь на проводимость, минимальной утечке и надежному функционированию при высоких температурах. Кроме того, более тонкие слои и низкое удельное сопротивление при включении обеспечивают меньшие форм-факторы, которые минимизируют емкость и обеспечивают работу на более высоких частотах и меньшие размеры пассивных компонентов, в то время как значительная теплопроводность обеспечивает работу с высокой мощностью при более простом управлении температурой.

По словам Велиадиса, автомобильная промышленность является наиболее важным направлением применения SiC, с огромным ростом производства электромобилей (EV). “Высоковольтный SiC решит одну из главных проблем, связанных с электромобилями, которая заключается в возможности заряжать автомобиль за время, необходимое для зарядки на заправочной станции”, — сказал он.

Велиадис добавил, что управление теплом является серьезной проблемой в центрах обработки данных. Таким образом, технологии, повышающие эффективность, такие как SiC и GaN, будут способствовать продвижению этого приложения. Другими основными областями применения являются возобновляемые источники энергии и электроприводы, которые потребляют от 50% до 60% мировой мощности.

На применение электропривода, которое включает в себя включение вентилятора, насоса и компрессора, приходится половина общего мирового энергопотребления. “В результате повышается эффективность с точки зрения значительного воздействия на окружающую среду, а также всей экономии энергии”, — сказал Цзиньчан Чжоу, менеджер по линейке продуктов onsemi, во время своей лекции 7 декабря. “Это тенденция, и это также возможности для электроприводов.” В тот же день Себастьян Фалбуш (Sebastian Fahlbusch), менеджер по маркетингу приложений, и Себастьян Клотцер (Sebastian Klötzer), главный инженер приложений, оба в Nexperia, отметили конструктивные особенности GaN и SiC, обсудив, как правильно оценивать и использовать современные высоковольтные устройства GaN и SiC. Сессия была посвящена компоновке печатных плат, дизайну и измерительным аспектам для успешного использования всего потенциала технологий.

SiC и GaN

SiC и GaN, очевидно, продолжат конкурировать, но их преимущества довольно очевидны для всех, и 2022 год ознаменует важный этап на рынке. За последние 12 месяцев наблюдались высокие объемы производства и возросший спрос на рынке на обе технологии. Нет никаких сомнений, что у SiC и GaN светлое будущее.

Устойчивый рост SiC, наблюдавшийся в 2021 году, сыграет ключевую роль в 2022 году. Это будет стимулировать рынок электромобилей в процессе электрификации и получения энергии, несмотря на осложнения, связанные с пандемией. Все это привело к снижению затрат, и, конечно, мы столкнемся с проблемами, связанными с цепочкой поставок. Важным событием станет коммерциализация 200-миллиметровых пластин для SiC, а также вертикальная интеграция, произошедшая за последние пару лет. И это в первую очередь обусловлено необходимостью обеспечить стабильные местные поставки субстратов.

В интервью Power Electronics News Джим Уитэм, генеральный директор GaN Systems, сказал, что некоторые из самых больших проблем в 2021 году были связаны с дефицитом в цепочке поставок. “Мы считаем, что предложение сравняется с общим спросом к концу 2022 или началу 2023 года”, — сказал он. “Хотя это не повлияло непосредственно на нашу компанию, и GaN Systems сохранила поставки клиентам, это повлияло на некоторых наших клиентов, которым нужны другие важные материалы и компоненты для их решений. В результате нехватки чипов мы видим, что соглашения о пропускной способности с поставщиками чипов становятся критически важными ”.

Уитэм добавил, что GaN продолжит занимать большую долю рынка силовых полупроводников. “В 2022 году мы увидим еще более значительный рост спроса на продукты, работающие на GaN, и их внедрение, чем в 2021 году. Технология уже зарекомендовала себя, и ведущие компании взяли ее на вооружение. В более широком масштабе компании предпринимают более смелые действия в области устойчивого развития и воздействия на окружающую среду в областях своего бизнеса, включая то, как мы используем электроэнергию. GaN не только стимулирует инновации в продуктах — он меньше, легче и дешевле, — но и позволяет компаниям создавать более эффективную силовую электронику, требующую меньшего количества материалов. Мы увидим на рынке еще больше зарядных устройств GaN, как в упаковке, так и на вторичном рынке. Еще одна область бытовой электроники, которая вызывает ажиотаж, — это GaN audio. В 2022 году вы увидите, как ведущие аудиокомпании внедряют системы на основе GaN в высококлассных ресиверах, интеллектуальных динамиках и аудио-развлекательных системах. Еще одна область, [в которой] GaN получит все большее распространение, — это центры обработки данных, где GaN заменит источники питания на основе кремния. Электронная мобильность по-прежнему будет оставаться тенденцией. Электромобили достигли переломного момента: мы увидим растущее развитие бортовых зарядных устройств и тяговых инверторов с помощью GaN от малых и крупных игроков в автомобилестроении и транспорте ”.

Во время вступительной лекции первого дня PowerUp Виктор Велиадис сказал: “МОП-транзисторы из карбида кремния доступны с напряжением до 1,7 В. Я думаю, что МОП-транзисторы 3,3 кВ станут доступны в конце 2022 года. И, конечно же, мы продолжим рассматривать электромобили как крупнейшую движущую силу карбида кремния. И в рамках применения этой технологии мы увидим, как переход от архитектуры шины 400 В к архитектуре шины 800 В в электромобилях станет более заметным, потому что это позволит повысить эффективность и ускорить зарядку, и эти аспекты играют ключевую роль во внедрении электромобилей. Мы наблюдаем это сегодня, и я думаю, что это станет доминирующим в 2022 году и в последующие годы ”.

Что касается GaN, Роберт Каплар, менеджер отдела исследований полупроводниковых материалов и устройств в Sandia National Laboratories, сказал, что vertical GaN продолжает изучать масштабирование напряжения. Его команда пытается масштабировать область, токи для некоторых из этих устройств и использовать их в автомобилестроении.

Ключевые заметки 8 декабря во время PowerUp продемонстрировали важность рынков GaN и SiC. Тони Верслуйс, генеральный менеджер подразделения MOS & GaN в Nexperia, уверен, что компания оптимизировала производство и Nexperia готова к скачку вперед. “Клиенты знают о работе GaN, и в прошлом году на самом деле этого не было. 2021 год стал годом, когда были заложены основы перемен. И в 2022 году мы увидим переполненный рынок. В 2022 году мы, вероятно, увидим пару победителей. SiC и GaN продолжат соревноваться”.

Филиппо Ди Джованни, менеджер по стратегическому маркетингу подразделения силовых транзисторов STMicroelectronics, сказал, что компания находится на пути к расширению ассортимента производных на 650 В и 750 В, чтобы иметь возможность обслуживать самых разных клиентов как в автомобильном, так и в промышленном секторах. “Мы хотим продолжать плавать на волне распространения SiC в силовой электронике”, — сказал он. “Мы увеличили производственные мощности и запустили вторую 150-миллиметровую фабрику в Сингапуре, а также вспомогательную фабрику в Бусуре, Марокко, которые сейчас находятся в стадии наращивания. В SiC мы продолжаем реализацию нашей дорожной карты STPOWER по созданию вертикально интегрированной производственной машины для собственного производства подложек и продолжаем усердно работать над созданием 200-миллиметровых пластин.

На панели PowerUp 8 декабря “Следующая волна GaN и SiC” множество докладчиков обсуждали несколько интересных тем. Кэролайн О’Брайен, генеральный директор Kubos Semiconductors, не сомневается в том, что у SiC и GaN светлое будущее. За последние 12 месяцев наблюдались некоторые высокие объемы производства и возросшие требования рынка к обеим технологиям. О’Брайен считает, что эта тенденция будет продолжать расти. “Но я думаю, что мы также должны отдавать себе отчет в том, что проблема 2021 года, в которой доминировала нехватка кремния, сохранится и в 2022 году”, — добавила она.

Лидоу из EPC и Стивен Оливер, вице-президент по корпоративному маркетингу и связям с инвесторами Navitas Semiconductor, убеждены, что GaN прошел переломный момент как с точки зрения технологии, так и стоимости по сравнению с кремниевыми МОП-транзисторами. “Теперь реальной задачей в 2022 году будет управление большим притоком бизнеса”, — сказал Лидоу. “Конечно, в цепочке поставок есть ограничения, и нам нужно расти как можно быстрее, чтобы удовлетворить этот спрос”.

“Сроки выполнения заказа — это проблема в силиконовом мире”, — добавил Оливер. “Мы по-прежнему производим детали с 12-недельным сроком выполнения заказа. Таким образом, у нас большая емкость, и вы получаете гораздо больше кубиков в пластине ”.

Что касается SiC, Пит Лоси, директор по развитию технологий в UnitedSiC, описывает 2021 год как важный год для серии четвертого поколения. “Время выполнения заказа и широкая полоса пропускания на самом деле не были такими ужасными, как в мире кремния, и большее количество матриц на пластине играет хорошо, поэтому наши сроки выполнения заказа оставались очень конкурентоспособными”, — сказал он. “В 2022 году мы рады дополнить остальную часть нашего нового семейства Gen 4 классами более высокого напряжения и новыми пакетами продуктов, чтобы продолжать получать максимальную отдачу от деталей и расширять возможности. И мы, безусловно, рады нашему новому приобретению — приобретению Qorvo. Мы видели долгосрочные тенденции в карбиде кремния, не слишком отличающиеся от GaN. Я думаю, что тенденция к интеграции и более сложному управлению воротами также даст пользователю лучшую производительность при более простом дизайне ”.

Роберт Роудс, президент и технический директор X-trinsic, обращает внимание на тот факт, что многие компании начинают наращивать свои возможности. “В 2022 году я вижу появление различных тенденций”, — сказал он. “Одним из них, конечно, является переход к размерам пластин 200 мм, по крайней мере, для компаний, которые выяснили, как вырастить шайбу такого размера, и поэтому у них возникнут некоторые проблемы. Но есть также возможности для множества инноваций в области методов производства, которые позволят повысить производительность и снизить затраты, что принесет пользу отрасли в целом. Я также думаю, что на системной стороне будут продолжаться инновации — люди также будут выяснять, как лучше использовать SiC и GaN. На мой взгляд, здесь есть место и для того, и для другого, потому что характеристики напряжения пробоя могут немного благоприятствовать SiC для приложений с более высокой мощностью и умеренной частотой. Но скорость GaN в высокочастотных приложениях действительно трудно превзойти. Так что я думаю, что здесь достаточно места для обоих типов устройств, и я с нетерпением жду множества инноваций повсюду ”.

Пол Кирстед, глобальный директор по маркетингу энергетических продуктов Wolfspeed, в заключение группа отметила, что следующим шагом по увеличению числа вариантов упаковки с точки зрения SiC является рассмотрение продуктов с более высоким напряжением для нескольких рынков, таких как солнечная энергия и электромобили.

One Last Look Back at 2021 to Guide Us Into the Future
Более экологичное будущее (источник: Wolfspeed)

Цифровая мощность

Питер Блайт, исполнительный вице-президент по глобальным продуктам и маркетингу XP Power, говорит, что в 2022 году компания продолжит свой путь по использованию цифровых технологий для достижения лучших результатов для клиентов в области удобства использования, точности, подключения и энергоэффективности. “Обеспечение улучшенного контроля за энергоснабжением имеет решающее значение для деятельности, связанной с технологическими процессами, и по мере того, как мир движется к углеродно-нейтральному будущему, потребление энергии и эффективность будут все чаще становиться предметом внимания, особенно в области энергоемких приложений”, — сказал он. “В передовых производственных условиях время безотказной работы оборудования имеет решающее значение, особенно в условиях дефицита в цепочке поставок, где любые сбои могут увеличить сроки поставки компонентов”.

По словам Блайта, два важных фактора позволят максимально увеличить время безотказной работы:

  • Повышенная надежность силовых преобразователей, использующих технологии на основе GaN, обеспечивает более высокую эффективность, что в конечном итоге приводит к охлаждению работающих продуктов.
  • Отчеты о состоянии работоспособности преобразователя мощности и использование искусственного интеллекта могут помочь поддерживать прогнозируемое техническое обслуживание, гарантируя, что любые ремонтные работы выполняются во время запланированного простоя оборудования.

“Использование цифрового управления и интерфейсов для упрощения преобразования мощности и возврата контроля заказчику позволяет адаптировать, настраивать и оптимизировать для конкретных нагрузок и сценариев использования”, — сказал Блайт. “В мире прецизионного производства этот контроль может способствовать формированию технологий будущего”.

Центр обработки данных

Согласно недавнему отчету Emergen Research, в 2022 году мировой рынок гипермасштабируемых вычислений продолжит свой стремительный рост с примерно 147 миллиардов долларов в прошлом году при прогнозируемом среднем доходе 27,4% до 2028 года. Ключевые факторы роста многочисленны и включают увеличение облачных рабочих нагрузок, оптимизацию центров обработки данных, платформы социальных сетей и появление технологии «данные как услуга».

По словам Викора, управление температурой проблемы будут доминировать с увеличением токов процессора. Существует два способа решения этой проблемы::

  1. Увеличьте напряжение распределенного источника питания (т.е. с 12 В до 48 В)
  2. Размещайте умножители тока (делители напряжения) в непосредственной близости от нагрузки, чтобы уменьшить расстояние, на которое распространяется мощность

“Существует три высокопроизводительных вычислительных приложения, и каждое из них имеет свой собственный набор потребностей: искусственный интеллект и машинное обучение, суперкомпьютеры и гипермасштабируемые вычисления”, — сказал представитель Vicor. “Цель AI /ML — создавать значимые модели анализа [обучения] на основе огромного объема данных. Это должно быть сделано предсказуемо, многократно и со сверхнизкой задержкой. Для достижения этой цели были разработаны специализированные процессоры и вычислительные системы. Для гипермасштабируемых центров обработки данных облачных вычислений двумя основными факторами, влияющими на дизайн, являются общая стоимость владения и эффективность энергопотребления. Использование 48-вольтового распределения в стойках не только сокращает площадь стеллажей, но и использует масштабируемые 48-вольтовые системы резервного питания от батарей, которые исключают крупные системы бесперебойного питания. Все это приводит к более высокой плотности стойки, что означает более высокую вычислительную мощность и более высокую общую стоимость владения”.

Управление двигателем

Цель Analog Devices – продолжить тот же путь, продолжая сочетать большую производительность типа управления движением с аналоговыми возможностями. По словам Джеффа Деанджелиса (Jeff DeAngelis), вице-президента по промышленным коммуникациям и управлению движением в Analog Devices, это позволяет им сосредоточиться на разработке более высокого уровня для повышения уровня производительности, особенно для больших алгоритмов производительности искусственного интеллекта в сети датчиков и на заводе. “Итак, что мы видим, так это продолжение внедрения этих интеллектуальных типов устройств в оборудование на заводе, а затем продвижение вперед, этот тип интеграции самоконтроля и самосознания — это действительно то, где мы видим следующий уровень эволюции интеллекта”, — сказал Де Анджелис. “Если вы предоставляете лучшие данные и информацию в режиме реального времени, вы будете принимать лучшие решения. В целом, это также обеспечивает еще один уровень гибкости для перенастройки на лету”.

Питер Фридрихс, старший директор SiC в Infineon Technologies, анализирует электроприводы, то есть соответствующие микросхемы драйверов, которые могут правильно обрабатывать самые крутые переходные процессы с быстрым переключением. “Очень важным моментом является то, что мы пытаемся работать над обсуждением короткого замыкания”, — сказал он. “Итак, какие у нас есть возможности управлять этим на системном уровне по сравнению с уровнем устройства? Это немного больше, чем быстрое обнаружение; это также о том, как отличить короткие замыкания от других событий. Все эти вещи нуждаются в разъяснении. И это также требует интенсивного диалога с пользователями, в какой степени они способны принять эти новые способы. И здесь, я думаю, нам нужно работать вместе на стороне управления, со стороны устройства, чтобы создать убедительные аргументы и демонстрации, чтобы доказать, что это сработает ”.

Кристиан Ионеску-Катрина, старший менеджер по маркетингу продуктов Power Integrations, сказал, что компания собирается расширить свои программные возможности. “У нас есть инструменты для сокращения времени разработки, такие как эксперты по двигателям и примеры программного обеспечения, поэтому мы будем продолжать это делать”, — сказала Ионеску-Катрина. “Мы постараемся помочь клиентам сократить время выхода на рынок и предоставить готовое к использованию решение, чтобы воспользоваться уникальными возможностями чипа, такими как шина неисправностей и диагностика, о которой мы говорили сегодня”.

Кристоф Баумгартнер, инженер по встраиваемым решениям в Microchip Technology, сказал, что одним из основных направлений является разработка алгоритмов для увеличения динамического диапазона двигателей, чтобы добиться высокой эффективности на низких скоростях, а также достижения высоких скоростей при хорошей эффективности. “Мы работаем над алгоритмами, и пока мы работаем над алгоритмами, мы также совершенствуем инструменты, которые мы используем для этих разработок, так что это, я думаю, наше основное внимание в области управления двигателем”, — сказал он.

Мэтт Уотсон, генеральный менеджер подразделения микроконтроллеров реального времени C2000 в Texas Instruments, придерживается того же мнения, что и Баумгартнер: Здесь много инноваций и с точки зрения широкой полосы пропускания. “Так что это все еще впереди у нас в 2022 году”, — сказал он.

Брюс Ренуар, генеральный директор Pre-Switch, считает, что вычислительные технологии по-прежнему будут движущей силой в управлении двигателем. “Мы ожидаем, что логарифмы слияния будут продолжать улучшаться. Но я думаю, что это будет сочетаться с инновациями в компьютерном управлении и тем, что мы любим называть искусственным интеллектом, в управлении самими технологиями переключения ”.

Наконец, Марко Пальма, директор по системам электропривода и приложениям EPC, фокусируется на GaN со своими новыми интегральными схемами. “Мы все больше и больше работаем с университетами и с некоторыми избранными клиентами. Мы ищем правильное решение для более высоких токов и напряжений. Таким образом, это может быть два разных типа топологий, таких как многоуровневые, где мы работаем с некоторыми клиентами, и у нас также есть многофазные двигатели, которые не просто трехфазные, но имеют несколько фаз. Так что это то, что будет меняться все больше и больше, и тогда мы увидим, что это происходит чаще в 2022 году ”.

One Last Look Back at 2021 to Guide Us Into the Future
Мегатенденции меняют энергетический ландшафт. (Источник: Polarium)

Энергия

“Будущее за ядерным синтезом: я верю, что это то, о чем мы будем слышать все больше и больше”, — сказал Патрик Ле Февр, директор по маркетингу и коммуникациям PRBX, завершая нашу дискуссию “Будущее энергетики”. “ИТЭР движется вперед. У нас есть множество проектов по микрофузии по всему миру. И я бы сказал, что верю в ядерный синтез”.

В интервью Power Electronics News Ле Февр сказал, что, хотя нет никаких сомнений в том, что мы все обеспокоены ситуацией с Covid-19 и его новыми вариантами, в электронной промышленности главной проблемой является нехватка компонентов. “От простых резисторов до сложных микропроцессоров время выполнения заказа достигло такого уровня, которого мы никогда раньше не видели”, — сказал он. “По счастливой случайности, эта ситуация предоставила возможность разработчикам систем питания рассмотреть возможность перехода к новым технологиям, таким как широкополосная связь, на которые ситуация влияет гораздо меньше, чем на обычные полупроводники. 2021 год также подтвердил зрелость онлайн-обучения для инженеров по силовой электронике. Виртуальная выставка APEC 2021 и PowerUp Expo прошли успешно, и многие компании поощряют своих инженеров проводить больше онлайн-тренингов”.

Он добавил, что для многих COP26 разочаровал, но на самом деле он подтвердил ускорение использования альтернативных источников энергии, таких как водород, и развитие экосистемы, включающей передовую силовую электронику для следующего поколения электролизеров и топливных элементов.

Трудно сказать, как мутации Covid-19 повлияют на события лицом к лицу, но 2022 год, вероятно, станет свидетелем возвращения к “нормальной жизни”, когда запланирован ряд мероприятий, таких как APEC и Electronica Munich. Параллельно с этим количество онлайн-учебных курсов и вебинаров будет продолжать расти благодаря расширению сотрудничества между университетами, исследовательскими институтами и предприятиями.

“Потребности в энергоэффективности, а также санитарные нормы и правила по шуму могут увеличить спрос на проектировщиков энергосистем для пересмотра проектов электроснабжения”, — сказал Ле Февр. “Если раньше кондуктивное охлаждение было лишь незначительной частью общих стратегий охлаждения, то в конце концов это может измениться. В течение 2021 года мы наблюдали увеличение числа приложений, требующих более высокой эффективности, и вентиляторное охлаждение не допускается. В этом отношении трудно определить определенную тенденцию, но это, безусловно, то, что проектировщикам силовых агрегатов придется учитывать в ближайшие месяцы. Вполне очевидно, что широкополосные [SiC и GaN] будут продолжать завоевывать долю рынка во многих коммерческих приложениях и в индустрии электромобилей. В 2022 году мы увидим ускорение перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии с высоким спросом на долговременное хранение энергии, которое будет представлять собой сочетание традиционных и новых инновационных технологий, включая очень продвинутое управление энергопотреблением ”.

Тар Кейси, генеральный директор Amber Solutions, готов к следующей волне электрификации с помощью устройств, которые мы описали в этих статьях и во время открытия PowerUp. Индустрия уделяет пристальное внимание, и Amber уже приступила к разработке следующего продукта, который будет представлен в начале 2022 года.

Асиф Джаквани, старший вице-президент и генеральный менеджер подразделения Advanced Power в onsemi, считает, что SiC является новым прорывом на рынке IGBTs. IGBT — это технология более чем 30-летней давности, которая уже давно используется в автомобильной промышленности. Технология SiC относительно нова, но из-за ее преимуществ в эффективности и размерах, если вы можете работать на более высокой частоте, вы можете уменьшить магнитное поле, уменьшить плотность и уменьшить вес, и мы наблюдаем значительный сдвиг в новом бизнесе. Теперь более авторитетные производители, которые исторически используют двигатель внутреннего сгорания IC, переходят на SiC.

“В ближайшие три-четыре года мы увидим огромный рост в этой области”, — сказал Яквани. “Мы продолжим внедрять технологические инновации и инновации в упаковке, и самое главное, мы повышаем устойчивость цепочки поставок, чтобы убедиться, что по мере того, как наши клиенты разрабатывают наши продукты, у них есть цепочка поставок, которая может поддерживать рост, потому что это очень важно в ближайшие три-пять лет, и мы выполнено бизнес-планирование приобретения с учетом возможности поддержки нашего клиента”.

Отличная комплектация подразумевает значительное снижение индуктивности, что позволяет нам снизить нагрузку на устройство, обеспечивая адекватное напряжение тока без превышения параметров устройства. “Сегодня мы не в полной мере использовали свойства материала из карбида кремния с точки зрения частоты”, — сказал Джаквани. “Мы еще не работаем на уровне материалов и температур. Поэтому мы считаем, что впереди еще много инноваций, поскольку вся паразитная сеть построена вокруг карбида кремния. Все это было построено вокруг кремния в течение последних 30-40 лет. Он начнет переходить на карбид кремния благодаря оптимизации и эффективности”.

Стив Ламбоуз, вице-президент и генеральный менеджер по высоковольтному питанию Texas Instruments, указывает на EVs. “2021 год стал большим пробуждением для новых технологий и электроники, которые приходят в нашу жизнь, будь то электромобили или более бытовая электроника”, — сказал он. “Наша способность сделать их более эффективными и наша способность фактически поставлять интегральные схемы — это два больших достижения. 2022 год продолжается в этом направлении, где мы смотрим на более высокие уровни плотности мощности и более высокие уровни снижения электромагнитных помех. И еще одна вещь, которая движет в новом году, — это дорожная карта более высоких уровней внутреннего производства, более высоких уровней использования таких вещей, как емкость 300-миллиметровых пластин ”.

На панели “Будущее энергетики” во время PowerUp (скоро будет следующая статья) выступили несколько докладчиков, в том числе Питер Васмут, глава европейского подразделения Polarium, который поставил под сомнение хранение энергии как недостающее звено в возобновляемой энергетике.

Гопал Митра, лидер промышленного сегмента ABB Power Conversion, с другой стороны, рассматривает электрификацию как растущую тенденцию. “То, как мы вырабатываем электроэнергию с помощью возобновляемых источников энергии, используя водород, зеленый водород, синий водород или серый водород, — это всего лишь вопрос принятия”, — сказал он. “Я чувствую, что в ближайшие несколько лет ситуация сильно изменится. Водород является дополнительным источником к другим источникам топлива, таким как возобновляемая электроэнергия. Возобновляемые источники энергии станут крупными игроками в электрификации”.

Что касается электромобилей и электрификации, Конор Пауэр, директор энергетического бизнеса Analog Devices, уделяет особое внимание инфраструктуре зарядки и говорит, что ее необходимо оптимизировать и улучшить. “Итак, электромобили создаются, но зарядные устройства и их установка действительно отстают”, — сказал он. Крайг Дж. Олейничак (Kraig J. Olejniczak), научный сотрудник Wolfspeed по силовым устройствам среднего и высокого напряжения, определяет SiC как способ повышения эффективности в этих типах приложений.

Предстоящий год будет очень интересным: мы увидим прогресс SiC и GaN в областях, где возобновляемые источники энергии и электрификация необходимы для новой энергетической фазы. Нас ждут экологически значимые решения.

Спасибо вам за всю вашу помощь в 2021 году и за то, что с вами так приятно работать. Мои самые теплые пожелания всем вам и вашим близким радостного сезона отпусков и процветающего 2022 года. Я надеюсь увидеть вас снова в следующем году!