GaN Systems рассчитывает на 2020 год — технологии, меняющие правила игры, связанные с силовой электроникой

В течение последних нескольких десятилетий тема «власти» неизменно рассматривалась как вызов, направленный в первую очередь на постепенное улучшение – будь то с помощью технологий, правительственных постановлений или изменения потребительского поведения. Большое внимание было уделено тому, как вырабатывается энергия, которую мы используем, и это правильно. Производство энергии является одним из крупнейших в мире источников выбросов углекислого газа. По мере приближения 2020 года проблемы, связанные с энергоэффективностью, становятся значительно более распространенными, убедительными и неотложными, чем всего двенадцать месяцев назад. Сейчас это главный стимул для глобальных изменений – социальных, экономических и технологических.

Данные
и энергия являются признанным топливом для глобального экономического роста. И
спрос на то и другое растет на беспрецедентном уровне.
Потребление данных находится на рекордно высоком уровне: миллионы глобальных центров
обработки данных ежедневно обрабатывают 2,5 квинтиллиона байт данных, и прогнозируется 5-кратный рост
всего за пять-семь лет.И эти центры обработки данных используют астрономическую 416 тераватт-часов электроэнергии в год чтобы соответствовать этому спросу. Мировой спрос на электроэнергию вырос вырос почти на треть за последнее десятилетие. Отраслевые аналитики прогнозируют, что к 2050 году мировой спрос на электроэнергию увеличится на 57%.

Энергоэффективность в настоящее время является стратегической инициативой во все
более энергозависимых отраслях, таких как центры обработки данных, электромобили, системы возобновляемой энергетики
, промышленные двигатели и бытовая электроника. То, как предприятия
решат производить, хранить, доставлять и использовать электроэнергию, станет важным
стимулом для глобальных изменений в 2020 году.

За
прошедший год в беседах с корпоративными лидерами мы в GaN
Системы более чем когда-либо прежде уверены в том, что вчерашний кремний
достиг своих пределов в решении важнейших задач энергосистем. Технология GaN
(нитрид галлия) — это очевидное и бесспорное решение для
стимулирования более устойчивого роста и внедрения инноваций в продукцию, а также позволяющее
компаниям поднять тему разговора и более активно участвовать
в инициативах в области устойчивого развития.

По мере того, как
год подходит к концу, GaN Systems, мировой лидер в области силовых
полупроводников GaN, представляет четыре тенденции на 2020 год, которые, по нашему мнению
, окажут серьезное влияние на мировую энергетику.

Тенденция 1:Электромобили

В
2019 году становилось все более очевидным, что ближайшее будущее
транспорта вращается вокруг электромобилей, а в долгосрочной перспективе
— вокруг автономных транспортных средств, которые также являются электрическими. Сегодня существуют 5,1 миллиона электромобилей на глобальных дорогах. Учитывая количество электроэнергии, необходимой в качестве “топлива” для электромобилей, создается предпосылки для масштабного неблагоприятного удара по глобальной энергетической сети, поскольку Ожидается, что к 2035 году на дорогах появится 125 миллионов электромобилей.
Эволюция дизайна зарядных устройств и тяговых инверторов будет играть
важную роль в студиях автомобильного дизайна в 2020 году, а затем и на дорогах
общего пользования в последующие годы. Чтобы решить
давнюю проблему «беспокойства о дальности действия», количество общественных
станций для зарядки электроэнергии будет продолжать расти, при этом все большее внимание будет уделяться
солнечной энергии и стандартизации штепсельных вилок.

В 2020 году GaN Systems прогнозирует:

• Электромобили:
• Спрос на электромобили сохранится, при этом в центре потребительских запросов будут находиться топливная экономичность и дальность хода.
• Разработки
  крупных автопроизводителей будут сосредоточены на повышении эффективности,
  удельной мощности и снижении веса с акцентом на зарядные устройства и тягу
  Инверторы.
• Технология аккумуляторных батарей будет продолжать
  совершенствоваться, а затем, в сочетании с более легкими транспортными средствами, будет
  способствовать увеличению ассортимента транспортных средств и их принятию потребителями.
• Автономные транспортные средства:
• В краткосрочной перспективе мы увидим эволюцию технологий с уровня автономии 2 до уровня автономии 3 и улучшенные системы безопасности с использованием лидара.
• Технология GaN используется при разработке решений для обнаружения с большей мощностью и дальностью действия.

Тенденция 2: Внедрение 5G ускорится в 2020 году

В
2019 году внедрение 5G шло медленнее, чем ожидалось, в первую очередь
из-за проблем, связанных с модернизацией инфраструктуры 4G поставщиками услуг связи (CSP)
в зонах покрытия 5G. Тем не менее, согласно
По данным Gartner research, услуги 5G уже начали предоставляться в США, Южной Корее
и некоторых европейских странах, включая Швейцарию, Финляндию и
Великобританию.

В Китае коммерческие услуги 5G
теперь доступны в 50 городах, включая Пекин, Шанхай, Гуанчжоу и
Шэньчжэнь, сообщает китайское государственное информационное агентство «Синьхуа». В Шанхае
было активировано почти 12 000 базовых станций 5G для поддержки
покрытия 5G на ключевых открытых площадках города. CSPS в Канаде, Франции,
Германия, Гонконг, Испания, Швеция, Катар и Объединенные Арабские Эмираты
объявили о планах ускорить строительство сетей 5G до 2020 года. В результате, По оценкам Gartner, 7% CSP по всему миру уже развернули инфраструктуру 5G в своих сетях.

В 2020 году GaN Systems прогнозирует:

• Оборудование 5G продолжит расширяться по всему миру, требуя
  большей полосы пропускания и мощности в корпусах меньшего размера. Силовые транзисторы GaN будут
  предпочтительными при внедрении 5G из
  -за плотности мощности, энергоэффективности и требований к размеру системы для макро- и
  микро базовых станций для широкополосной доставки.Радиочастотные транзисторы GaN будут играть
  важную роль в усилителях мощности этих базовых станций.
• GaN решит фундаментальную проблему с предоставлением клиентам услуг широкополосной связи 5G.
• Очень высокая частота 5G позволяет быстро передавать большие объемы
  данных. Но сигнал не проходит через стены. Решение для питания на основе GaN
  решает эту проблему, передавая как сигнал, так и мощность
  через стену или окно.
• Беспроводная
  сквозная связь с GaN означает, что недорогое оборудование может быть установлено и
  обслуживаться экономично и надежно. Фиксированный беспроводной доступ (FWA) с
  технологией беспроводной передачи энергии решает проблему «стены» передачи данных 5G.
• GaN решает проблемы энергоэффективности и габаритов оборудования 5G – в сетях и базовых станциях.
• Базовые станции 5G macro и micro требуют очень высокой эффективности и
  плотности мощности. Ожидается, что эти сети будут потреблять по меньшей мере в два раза
  больше энергии, чем современные сети, поскольку им потребуются как новые
  узлы сотовой связи, так и больше энергии для работы существующих узлов.
• Использование технологии GaN позволит производить оборудование меньших размеров и легче с увеличением удельной мощности до 50%.
• Макро- и микро-базовые станции 5G, мощность которых в 2-3 раза превышает требования устаревших систем. Пока 5G повысит энергоэффективность, поскольку затраты энергии на бит составляют 1/10 от уровня 4G, базовые станции по-прежнему энергозатратны на сетевом уровне из-за увеличения трафика в десятки раз. ожидается, что к 2025 году будет развернуто 70 миллионов одних только микро-базовых станций.

ТЕНДЕНЦИЯ 3: Возобновляемые источники энергии и хранение энергии

В
2019 году производство возобновляемой энергии еще не достигло основного
рубежа доступности в режиме 24/7. Тем не менее, социальные установки, местная
политика и осведомленность потребителей созданы для того, чтобы продвигать этот императив
вперед с той срочностью, которой он требует. По всему миру необходим
целенаправленный и дисциплинированный мандат по борьбе с изменением климата,
загрязнением окружающей среды и ненадежностью энергетических сетей.

• Стихийные
  бедствия (например, потеря электроэнергии в результате ураганов, землетрясений, снежных бурь)
  а перебои в подаче электроэнергии «для предотвращения лесных пожаров» (называемые PSPS для обеспечения общественной безопасности
  ), введенные коммунальными компаниями в Калифорнии, привели
  к тому, что энергетическая сеть становится все более ненадежной.Растущая опасность для человека
  результатом стала жизнь и бизнес.
• Перебои
  в подаче электроэнергии вышли за рамки неудобств. Мы зависим от власти в плане нашей личной безопасности
  и финансовых средств к существованию. Сейчас люди переосмысливают, насколько власть является
  частью их жизни. Наряду с едой, водой, кровом – энергия в настоящее время является одним
  из важнейших необходимых компонентов современной жизни.

В 2020 году GaN Systems прогнозирует:

• Высокоэффективные жилые и коммерческие системы накопления энергии (ESS), использующие
  Технология GaN обеспечит распределение, локальное хранение и
  доступ к возобновляемой энергии по требованию. Этому будут способствовать как снижение затрат, так и растущие
  требования к энергетической безопасности.
• С падением цен на ESS
  и повышением интереса к ним со стороны жилых и коммерческих структур продажи ESS будут
  продолжать расти, особенно в таких штатах, как Калифорния и Техас.
• Меньше
  продукты ‘все в одном’, такие как солнечные панели со встроенным солнечным инвертором и
  аккумулятором, будут обеспечивать переменным током 24/7, если местная
  электросеть выйдет из строя. Эффективность преобразования энергии GaN (меньший вес и
  ESS) станет ключевым компонентом, обеспечивающим разработку такого рода продуктов
  .
• Переход от свинцово-кислотных аккумуляторов к литий-ионным
  приведет к снижению стоимости аккумуляторов и разработке меньших по размеру,
  легких и энергоемких аккумуляторов, которые будут сочетаться с
  преобразователями и инверторами на основе технологии GaN, что приведет к революции в ESS.
• Интерес
  к местным микросетям как для бизнеса, так и для жилых помещений будет расти по мере того, как
  частные лица будут стремиться повысить свою энергетическую безопасность и использовать
  коллективные ESSS отдельных лиц.

ТЕНДЕНЦИЯ 4: Адаптеры питания и зарядные устройства: Более высокая мощность и развитие USB-C + USB-PD

В
2019 году мы стали свидетелями распространения GaN на рынке бытовой электроники
благодаря изобилию адаптеров / зарядных устройств меньшего размера, легче и более высокой мощности
на вторичном рынке. Крошечные адаптеры привлекли всеобщее
внимание, поскольку размеры и вес были уменьшены в 2 или 3 раза.

В 2020 году GaN Systems прогнозирует:

• Растет
  популярность устройств USB-C и USB-PD, которые можно использовать для зарядки любого
  совместимого устройства.Времена одного зарядного устройства для одного элемента
  электроники быстро исчезнут, и дни одного зарядного устройства для всей
  вашей электроники начнут доминировать.Единый адаптер / зарядное устройство, которое
  работает с каждым устройством независимо от изменения напряжения телефона (5 В),
  планшета (12 В) или ноутбука (19 В).
• Встроенные адаптеры / зарядные устройства GaN
  (поставляются в коробке с компьютером или мобильным телефоном)
  начнет становиться обычным явлением.На производителей компьютеров и телефонов будет оказываться давление
  с целью обеспечения более высокого уровня мощности для быстрой зарядки.
• На
  вторичном рынке один адаптер с питанием от GaN и двумя портами “type C” будет
  способен удовлетворить потребности в высокой мощности для зарядки нескольких устройств в
  небольшом форм-факторе.
• USB-PD будет вызывать растущий коммерческий
  интерес во всех отраслях промышленности, помимо мобильных телефонов и компьютеров, благодаря своим
  характеристикам для приложений с более высокой мощностью (100 Вт).Промышленные рынки также
  потребуют нового поколения небольших и более мощных зарядных устройств для использования
  в портативном испытательном оборудовании, промышленном оборудовании, медицине и
  в цепочках поставок.

Вывод: Решение этих проблем с помощью технологии GaN

В
основе этих тенденций 2020 года лежит неоспоримая потребность в новых способах
решения проблемы растущего глобального потребления и доставки электроэнергии. Энергию нельзя
рассматривать как бесконечный ресурс, который поступает из розетки в стене.
В течение следующих двенадцати месяцев и ближайших лет возникнет много вопросов
, связанных с электроэнергией: как
мы удовлетворяем потребности в электроэнергии всех технологий, которые нас окружают
24/7? И как мы можем сделать это таким образом, чтобы это было экономически и
социально ответственно?

Мы не можем бесконечно перекладывать СО₂
проблемы выбросов и загрязнения окружающей среды в различных отраслях промышленности, географических регионах и
будущих поколениях. Это ничего не решает на глобальном уровне.И мы
должны делать это, используя меньше материалов, делая изделия значительно меньше
и легче – затрачивая меньше средств на выполнение работы.

Компании, производящие силовые полупроводники, должны взять на себя ведущую роль в предоставлении технологий
для новых подходов к проектированию энергосистем. Предприятия должны взять на
себя ответственность за привлечение внимания к экспертным знаниям в области энергетики внутри своих
собственных компаний. Устранение ограничений вчерашнего кремния –
с помощью Гвинедд силовые
транзисторы – позволят корпоративным организациям внедрить совершенно
новые энергоэффективные системы и продукты, способные изменить
будущее.

В 2020 году, рассматривая продукты на рынке и разрабатываемые продукты следующего
поколения с использованием технологии GaN, мы можем ясно
видеть, что GaN стал основным строительным блоком энергоэффективности
, распространяющимся во всех энергосистемах мира.