НИ объявлено о покупке SET GmbH (СЕТ), лидеры в разработке аэрокосмических и оборонных испытательных систем и пионеры в области тестирования надежности силовых полупроводников. Совместными усилиями фирмы ускорят конвергенцию цепочек поставок от полупроводников до транспортировки, используя материалы для силовой электроники, такие как карбид кремния и нитрид галлия, и сократят время вывода на рынок ключевых, отличительных продуктов.

Компания NI имеет долгую историю предоставления решений для тестирования аэрокосмических линейных устройств, систем управления и калькуляторов. Тестовые системы System-on-demand (SoD) используют шаблонный дизайн системы и документацию, что позволяет сократить время проектирования, интеграции и поставки тестовой системы с месяцев до недель. NI и SET обеспечат проектирование и интеграцию систем с ориентацией на эталонную архитектуру, сборку SoD для печати и готовые решения для тестирования в лаборатории аэрокосмической валидации.

Предлагая новые и динамичные процедуры тестирования, SET обеспечивает квалификацию передового Так силовые полупроводники для автомобильной промышленности с высокой точностью и надежностью.

В эксклюзивном интервью Power Electronics News Кристиан Пастуха, руководитель отдела аэрокосмических испытаний SET GmbH; Джоуи Тун, директор по промышленности и корпоративному развитию подразделения полупроводников и электроники в НИ; и Бен Робинсон, специалист по маркетингу аэрокосмических и оборонных решений в NI, отметил важность этого приобретения.

“Основная роль, которую играют SiC и GaN, заключается в том, что ‘силовой агрегат’ полупроводники, — сказал Тун. “Это полупроводник, который принимает напряжение батареи постоянного тока, преобразует его в переменный и подает на электродвигатель ЭВ— таким образом, «силовой агрегат”. В качестве примера с физической точки зрения, SiC-МОП-транзисторы упакованы в виде силового модуля, который интегрирован как часть инвертора».

В дальнейшем это приобретение расширит возможности NI в области систем надежности силовых полупроводников для автомобильный, быстрорастущая область инвестиций. По словам Пастухи, NI и SET тесно сотрудничают в аэрокосмическом секторе с 2020 года. Теперь инновационные продукты SET могут быть доступны и обслуживаться локально для клиентов по всему миру через обширную сеть продаж, поддержки и сервисного обслуживания NI.

Опыт SET в разработке аэрокосмических и оборонных тестовых систем дополняет предложения NI в других областях, как отметил Пастуха: “SET разрабатывает целые тестовые системы, чего NI до сих пор не делала на таком уровне. Благодаря слиянию NI теперь также может предлагать своим клиентам целые тестовые инфраструктуры. Более того, метод «система по требованию», разработанный компанией SET, обеспечивает чрезвычайно короткие сроки поставки — от 12 до 15 недель для целых тестовых систем в авиационной промышленности. Модульная и стандартизированная архитектура тестовых систем основана на аппаратных и программных платформах NI. Процесс проектирования на основе модели обеспечивает большую гибкость при внесении изменений в дизайн, которые могут быть внесены в любой момент проекта без промедления. Общая стоимость тестирования снижается, поскольку тестовые системы являются расширяемыми и многоразовыми.”

По словам Пастухи, ресурсы SET ранее не могли обслуживать клиентов локально по всему миру: “NI располагает глобальной сетью продаж, обслуживания, поддержки и производства и теперь может сделать инновационные продукты SET доступными там. SET объединяет технические знания и инновационные системы, основанные на наборе инструментов NI. В рамках совместной поддержки клиентов SET спроектирует и построит тестовую систему, в то время как NI предоставит набор аппаратных и программных средств, а также сервис и поддержку системы по всему миру. Примером из аэрокосмической отрасли могут служить такие клиенты, как производители eVTOL, с которыми работает SET. Ранее NI могла предлагать продукты только там, но с SET together теперь они могут предложить целую тестовую инфраструктуру, которая растет вместе с ними и может использоваться повторно ”.

Пастуха ожидает, что рынок eVTOL будет активно расти и сформирует новые рекомендации по сертификации: “Во-первых, самолеты eVTOL будут сертифицированы, и наряду с этим автономный полет также будет развиваться в связи с новыми проблемами сертификации, что повлечет за собой множество исследований и разработок и испытаний. Именно здесь NI и SET теперь могут поддерживать рынок с самого начала”.

В связи с тем, что eVTOL — это рынок с исключительно короткими циклами разработки, скорость SoD — автоматизированного процесса проектирования тестовых систем — имеет решающее значение. Традиционная разработка продукта вытесняется проектированием на основе моделей. SoD, с его методологией проектирования, основанной на моделях, и набором инструментов NI, уже способен дать необходимые ответы.

По словам Робинсона, NI PXI, Switch Load and Signal Conditioning и VeriStand являются идеальными инструментами для создания систем тестирования аппаратного обеспечения авионики в режиме реального времени. “SoD дополняет эти продукты, предлагая полную архитектуру проектирования тестовой системы, основанную на требованиях тестируемой системы управления, и шаблонный подход к проектированию системы и документации, который сокращает время проектирования, интеграции и поставки тестовой системы с нескольких месяцев до 12 недель”, — сказал он.

Водород и другие альтернативные двигательные установки и виды топлива будут играть все возрастающую роль. Там SET и NI уже помогают исследованиям с помощью системных тестовых решений по требованию. Вместе эти две организации хорошо подготовлены к решению этих проблем и, будучи первыми разработчиками, находятся в непосредственной близости от потребителей и научных исследований.

Аэрокосмическая промышленность внедряет новые инженерные практики, такие как разработка систем на основе моделей и цифровой поток, которые требуют настройки и изменения требований к продуктам и тестам. “SoD хорошо подходит для программ, которым необходимо быстро добавлять возможности, сохраняя при этом авторитетный источник информации для цифрового потока”, — сказал Робинсон. “Новые механизмы заключения контрактов в оборонной промышленности позволяют подрядчикам осуществлять стратегические инвестиции в испытательные активы, которые можно обслуживать и повторно использовать в рамках нескольких программ, что делает SoD ценным решением, которое можно легко дополнять и поддерживать с течением времени. И NI, и SET находятся в выгодном положении для обеспечения дифференцированной ценности в ответ на эти тенденции”.

Силовые полупроводники

По словам Туна, обслуживание силовых полупроводников является частью стратегии NI, направленной на то, чтобы сосредоточить внимание на самых серьезных проблемах отрасли и возможностях роста. “Несмотря на то, что широкополосные полупроводники [WBG] существуют уже некоторое время, их использование в электромобилях все еще относительно ново”, — сказал он.

Силовые устройства на основе WBG обладают потенциалом для кардинального повышения энергоэффективности и производительности по сравнению с устройствами на основе кремния. GaN и SiC являются одними из наиболее перспективных материалов WBG, которые позволяют существенно превысить пределы производительности известных коммутационных устройств Si. Силовые устройства на базе WBG обеспечивают быстрое переключение с меньшими потерями мощности при более высоких частотах переключения, что позволяет создавать силовые преобразователи с высокой плотностью мощности и КПД.

“Новые материалы, такие как SiC, не так хорошо изучены, как кремний, в данном конкретном случае, поэтому многие проблемы, связанные с физикой устройств, все еще решаются”, — сказал Тун. “Что касается проверки надежности, мы должны отметить, что она не всегда проводится в форме «прошел-не прошел» или «вышел из строя при производстве». Существуют проблемы с физикой устройства, которые могут привести к изменению электрических характеристик SiC-МОП-транзистора со временем при его использовании в электромобиле. Некоторые из этих изменений могут привести к тому, что инвертор со временем станет менее эффективным при использовании, что потенциально повлияет на количество миль на зарядку электромобиля. Таким образом, тестирование надежности позволяет нам понять и учесть эти факторы. Это помогает производителям соответствующим образом моделировать или указывать характеристики транспортного средства».

Надежность устройств силовой электроники неотделима от надежности систем силовой электроники и является серьезной проблемой для промышленности и научных кругов.