onsemi prezentuje Embedded Power Platform dla AI oraz motoryzacji

Firma onsemi wprowadziła nową architekturę do projektowania układów zasilania – Embedded Power Platform (EPP). Rozwiązanie wykorzystuje płytkę krzemową jako element obudowy całego systemu. Platforma łączy projektowanie elektryczne, mechaniczne i termiczne w ramach jednej architektury. Skierowana jest do motoryzacji, przemysłu oraz centrów danych obsługujących sztuczną inteligencję.

Według producenta EPP może zapewnić od trzech do pięciu razy większą gęstość mocy. Jednocześnie ma ograniczać złożoność projektowania systemów zasilania. Firma wskazuje również na możliwość skrócenia prac rozwojowych.

EPP płytka krzemowa jako baza dla całego systemu mocy | źródło: onsemi

Krzem staje się częścią obudowy

Dotychczas producenci traktowali układ półprzewodnikowy i jego obudowę jako oddzielne elementy. EPP zmienia to podejście, wykorzystując krzem jako część konstrukcji systemu.

– EPP zmienia ten stan rzeczy, czyniąc sam krzem elementem architektury systemu – mówi Hassane El-Khoury, prezes onsemi.

Platforma łączy technologie półprzewodnikowe, procesy produkcyjne oraz optymalizację całego systemu. Dzięki temu może rozwijać się wraz z kolejnymi generacjami rozwiązań.

SiC, GaN i krzem w jednej architekturze

EPP pozwala integrować technologie krzemowe, węglik krzemu (SiC) oraz azotek galu (GaN). Integracja odbywa się na poziomie płytki półprzewodnikowej. W jednej obudowie mogą znaleźć się między innymi tranzystory FET, sterowniki i kontrolery. Projektanci mogą więc wspólnie optymalizować ich parametry elektryczne, termiczne oraz mechaniczne. Dzięki temu zespół może analizować kluczowe parametry już na początku projektu. Ma to ograniczyć liczbę późniejszych zmian oraz skrócić cały proces projektowania.

Produkcja wykorzysta 12-calowe płytki krzemowe

EPP wykorzystuje możliwości onsemi związane z produkcją standardowych, 12-calowych płytek krzemowych. Firma przenosi przy tym istotne procesy integracji do fabryk półprzewodników. Jednocześnie platforma wykorzystuje narzędzia projektowe, produkcję na poziomie płytki oraz rozwiązania do symulacji. Takie podejście ma ułatwić integrację całego systemu zasilania.

Jednym z pierwszych partnerów uczestniczących w rozwoju EPP jest Subaru Corporation. Firma współpracuje z onsemi nad zastosowaniem technologii w przyszłych pojazdach zelektryfikowanych. Subaru otrzyma dostęp do próbek inżynieryjnych, modeli symulacyjnych oraz wiedzy technicznej. Obie firmy sprawdzą również możliwości usprawnienia projektowania i parametrów przyszłych pojazdów.

Rosną wymagania dotyczące systemów zasilania

Infrastruktura AI, elektromobilność oraz automatyka przemysłowa zwiększają zapotrzebowanie na energię elektryczną. Jednocześnie systemy muszą zarządzać większą mocą w coraz mniejszej przestrzeni. Projektanci muszą więc kontrolować temperaturę, straty energii, koszty oraz rozmiary urządzeń. Tymczasem tradycyjne podejście często oddziela projektowanie elektroniki, mechaniki oraz układów chłodzenia. W rezultacie decyzje z jednego etapu mogą powodować problemy podczas kolejnych prac. To z kolei prowadzi do dodatkowych zmian i wydłuża rozwój produktu.

EPP łączy projektowanie i symulację

Platforma zastępuje sekwencyjne projektowanie wspólnym środowiskiem do projektowania, symulacji oraz optymalizacji. Diagram na trzeciej stronie materiału pokazuje różnicę między oboma podejściami. Według onsemi EPP może zwiększyć gęstość mocy od trzech do pięciu razy. Firma zakłada również możliwość skrócenia cyklu rozwoju nawet do czterech miesięcy. Ponadto technologia ma poprawić odprowadzanie ciepła i ograniczyć straty elektryczne. Ma także wcześniej ujawniać kompromisy projektowe, zanim doprowadzą do kosztownych zmian.

EPP jako moduł wykonany z wielu chipów | źródło: onsemi

EPP w centrach danych dla AI

Jednym z obszarów zastosowania EPP jest infrastruktura sztucznej inteligencji. Rosnąca moc obliczeniowa zwiększa wymagania dotyczące zasilania oraz chłodzenia szaf serwerowych. Onsemi przetestowało wczesny projekt półprzewodnikowego wyłącznika prądu wykorzystującego EPP. Według firmy rozwiązanie było około 50 proc. mniejsze od porównywanych konstrukcji. Jednocześnie pracowało w temperaturze niższej o 20 proc. EPP wykorzystuje całą powierzchnię modułu do odprowadzania ciepła. Dzięki temu może zwiększyć gęstość mocy systemów zasilania.

Drugim ważnym zastosowaniem są falowniki trakcyjne w pojazdach elektrycznych. Ich projektowanie ograniczają między innymi straty energii, temperatura oraz dostępna przestrzeń. Według onsemi EPP może zapewnić nawet czterokrotnie większą gęstość mocy w takich zastosowaniach. Firma podaje również możliwość ograniczenia strat energii o 15 proc. Skalowalna architektura pozwala wykorzystać wspólną platformę falownika w różnych klasach pojazdów. Producenci mogą więc stosować podobny projekt w wielu modelach i zakresach mocy.

Podejście przed EPP i po EPP | źródło: onsemi

Pierwsze próbki EPP jeszcze w 2026 roku

Onsemi zakłada, że pierwsze próbki technologii EPP trafią do wybranych klientów i partnerów w 2026 roku. Odbiorcami mają być między innymi firmy z branży motoryzacyjnej oraz sektora sztucznej inteligencji. Firma rozwija platformę z myślą o rosnących wymaganiach dotyczących dostarczania i zarządzania energią. EPP ma znaleźć zastosowanie również w systemach autonomicznych i rozwiązaniach związanych z elektryfikacją.

Opracował: Grzegorz Kamiński