GaN Systems ожидает, что к 2020 году технологии, связанные с силовой электроникой, изменят правила игры

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 поведения потребителей. Большое внимание уделялось 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 вопросы, связанные с энергоэффективностью, становятся значительно более распространенными, убедительными и неотложными, чем всего двенадцать месяцев назад. В настоящее время это является основным стимулом для глобальных изменений – социальных, экономических и технологических.

Данные
и энергия являются признанными источниками энергии для глобального экономического роста. И
спрос на то и другое растет беспрецедентными темпами.
Потребление данных находится на рекордно высоком уровне: миллионы глобальных центров
обработки данных ежедневно обрабатывают 2,5 квинтиллиона байт данных, а прогнозируемый рост
в 5 раз всего за пять-семь лет.И эти центры обработки данных используют астрономическую 416 тераватт-часов электроэнергии в год чтобы не отставать от этого спроса. Мировой спрос на электроэнергию возрос 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
решают генерировать, 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 четкое и неоспоримое решение для
стимулирования более активного роста и внедрения инновационных продуктов, а также позволяющее
компаниям активизировать обсуждение и более активно участвовать
в инициативах в области устойчивого развития.

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

Тенденция 1:Электромобили

В
2019 году становилось все более очевидным, что ближайшее будущее
транспорта связано с электромобилями, а в долгосрочной перспективе
— с автономными транспортными средствами, которые также являются электрическими. Сегодня существуют 5,1 миллиона электромобилей на дорогах всего мира. Учитывая количество электроэнергии, необходимое в качестве “топлива” для электромобилей, создается предпосылка 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 автомобильных дизайнерских студиях в 2020 году, а затем и на дорогах
общего пользования в последующие годы. Чтобы решить
давнюю проблему «беспокойства о дальности действия», число общественных станций
подзарядки будет продолжать расти, при этом все большее внимание будет уделяться
солнечной энергии и стандартизации вилок.

В 2020 году GaN Systems прогнозирует:

• Электромобили:
• Спрос на электромобили сохранится, поскольку в центре потребительских запросов будут топливная экономичность и запас хода.
• Разработки
  крупных автопроизводителей будут направлены на повышение эффективности,
  удельной мощности и снижение веса с акцентом на зарядные устройства и тягу
  Инверторы.
• Технология аккумуляторных батарей будет продолжать
  совершенствоваться, а затем, в сочетании с автомобилями меньшего веса, будет
  способствовать увеличению ассортимента транспортных средств и их приемлемости для потребителей.
• Автономные транспортные средства:
• В краткосрочной перспективе мы увидим эволюцию технологий со 2-го по 3-й уровень автономности и усовершенствованные системы безопасности с использованием лидара.
• Технология GaN используется при разработке решений для обнаружения с более высокой мощностью и большим радиусом 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
в настоящее время 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. CSP в Канаде, Франции,
Германия, Гонконг, Испания, Швеция, Катар и Объединенные Арабские Эмираты
объявили о планах ускорить создание сети 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 пропускной способности 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 услуг широкополосной связи 5G заказчику.
• Очень высокая частота 5G обеспечивает быструю передачу больших объемов
  данных. Но сигнал не проходит сквозь стены. Решение для питания на базе GaN
  решает эту проблему, передавая как сигнал, так и мощность
  через стену или окно.
• Беспроводная
  связь через стену 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
  удельной мощности. Ожидается, что эти сети будут потреблять по меньшей мере в два раза
  больше электроэнергии, 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 меньшего размера и веса с увеличением удельной мощности до 50%.
• Базовые станции 5G macro и micro, 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 Однако базовые станции по-прежнему потребляют много энергии 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 накопители энергии

В
2019 году производство энергии из возобновляемых источников еще не достигло основного
рубежа — доступности в режиме 24/7. Тем не менее, существуют социальные установки, местная
политика и осведомленность потребителей, позволяющие продвигать этот императив
вперед с той срочностью, которой он требует. По всему миру необходим
целенаправленный и дисциплинированный мандат для решения проблем изменения климата,
загрязнения окружающей среды и ненадежности энергетических сетей.

• Стихийные
  бедствия (например, отключение электроэнергии в результате ураганов, землетрясений, снежных бурь)
  а отключения электроэнергии «для предотвращения лесных пожаров» (называемые PSP для обеспечения общественной безопасности
  ), введенные коммунальными компаниями в Калифорнии, привели
  ко все более ненадежной энергосистеме.Возрастающая 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 финансового обеспечения. Сейчас люди переосмысливают, насколько власть является
  частью их жизни. Наряду с пищей, водой, кровом – электричество в настоящее время является одним
  из важнейших необходимых компонентов современной жизни.

В 2020 году GaN Systems прогнозирует:

• Высокоэффективные бытовые и коммерческие системы накопления энергии (ESS) с использованием
  Технология GaN обеспечит распределение, локальное хранение и
  доступ по требованию к возобновляемым источникам энергии. Этому будут способствовать как снижение затрат, так и растущие
  требования к энергетической безопасности.
• С падением цен на ESS
  и повышением интереса со стороны населения и коммерческих структур продажи ESS
  продолжат расти, особенно в таких штатах, как Калифорния и Техас.
• Меньше
  продукты «все в одном», такие как солнечные панели со встроенным солнечным инвертором и
  аккумуляторной батареей, будут обеспечивать питание от сети переменного тока в режиме 24/7, если местная
  электросеть выйдет из строя. Эффективность GaN в преобразовании энергии (меньший вес и
  меньшая мощность ESS) станет ключевым компонентом, позволяющим создавать изделия такого типа
  .
• Переход от свинцово-кислотных к литий-ионным батареям
  приведет к снижению стоимости аккумуляторов и разработке более компактных,
  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
  отдельные лица будут стремиться повысить свою энергетическую безопасность и использовать
  коллективные системы ESSs.

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

В
2019 году мы стали свидетелями распространения GaN на рынке бытовой электроники
благодаря обилию адаптеров/ зарядных устройств меньшего размера, более легких и более высокой мощности
на вторичном рынке. Крошечные адаптеры привлекли всеобщее
внимание, поскольку их размер 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 одной единицы
  электроники быстро пройдут, и начнут преобладать дни одного зарядного устройства для всей
  вашей электроники.Единый адаптер / зарядное устройство, которое
  работает с каждым устройством независимо от изменения напряжения для телефона (5 В),
  планшета (12 В) или ноутбука (19 В).
• Встроенные адаптеры/зарядные устройства GaN
  (поставляются в комплекте 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
  компактном форм-факторе.
• USB-PD будет вызывать растущий коммерческий
  интерес во всех отраслях промышленности, помимо мобильных телефонов и компьютеров, благодаря своей
  спецификации для приложений с более высокой мощностью (100 Вт).Промышленные рынки также
  будут нуждаться в новом поколении небольших и более мощных зарядных устройств для использования
  в портативном испытательном оборудовании, промышленном оборудовании, медицине и
  системах снабжения.

Вывод: Решение этих задач с помощью технологии GaN

В
основе этих тенденций 2020 года лежит неоспоримая потребность в новых способах
решения проблемы растущего глобального энергопотребления 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
нам удовлетворить потребности в электроэнергии всех технологий, которые нас окружают
24/7? И как нам это сделать таким образом, чтобы это было как экономически, так и
социально ответственно?

Мы не можем бесконечно перекладывать ответственность₂
проблемы выбросов и загрязнения 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 для выполнения 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 экспертизе в области энергетики внутри своих
собственных компаний. Устраняя ограничения вчерашнего кремния –
с помощью Гвинедд силовые
транзисторы – позволят корпоративным организациям внедрять совершенно
новые энергоэффективные системы и продукты, способные изменить
будущее.

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