onsemi ha presentato l’Embedded Power Platform (EPP), un’architettura rivoluzionaria che utilizza il wafer di silicio stesso come base del contenitore e introduce un approccio altamente integrato alla progettazione dei sistemi di alimentazione.
Progettata come piattaforma scalabile, l’EPP integra fin dall’inizio la progettazione elettrica, meccanica e termica per aiutare i clienti a raggiungere una maggiore densità di potenza, migliorare le prestazioni del sistema e accelerare lo sviluppo in ambito di Intelligenza Artificiale, elettrificazione e applicazioni autonome.
“Per decenni, il semiconduttore e il contenitore sono stati considerati come tecnologie separate. L’EPP cambia questa situazione rendendo il silicio stesso parte integrante dell’architettura di sistema”, ha affermato Hassane El-Khoury, Presidente e CEO di onsemi. “L’EPP riunisce tecnologie avanzate dei semiconduttori, produzione e ottimizzazione a livello di sistema in un’architettura comune in grado di evolversi di pari passo con le innovazioni future. Questo approccio ridefinirà il modo in cui vengono realizzati i sistemi di alimentazione e creerà una nuova base per l’infrastruttura dell’Intelligenza Artificiale, l’elettrificazione e l’automazione”.
Le novità
La tecnologia EPP ridefinisce il concetto di pacchetto, trasformandolo da semplice involucro passivo a elemento attivo che contribuisce alle prestazioni del sistema.
Utilizzando il wafer di silicio stesso come pacchetto, la tecnologia EPP consente l’integrazione e l’interconnessione senza soluzione di continuità delle tecnologie al silicio, SiC e GaN all’interno di un’architettura altamente integrata a livello di wafer.
È possibile integrare più dispositivi, tra cui Fet, driver e controller, in un unico pacchetto e ottimizzarli congiuntamente in termini di prestazioni elettriche, termiche e meccaniche. Ciò consente una progettazione congiunta completa del sistema di alimentazione, permettendo di valutare e ottimizzare insieme le caratteristiche elettriche, termiche e meccaniche sin dal primo giorno. Il risultato è una maggiore densità di potenza, prestazioni di sistema migliorate, una minore complessità di sviluppo e un time-to-market più rapido.
L’EPP sfrutta inoltre le capacità produttive standard di onsemi relative ai wafer di silicio da 12 pollici, trasferendo i processi chiave di integrazione nella precisione e nel controllo dello stabilimento di produzione dei semiconduttori. Ciò consente di applicare strumenti di progettazione dei semiconduttori consolidati, produzione a livello di wafer e capacità di simulazione avanzate all’integrazione dei sistemi di alimentazione, contribuendo a migliorare le prestazioni e ad accelerare l’innovazione.
La collaborazione con Subaru
Subaru Corporation è uno dei primi partner coinvolti nella fase iniziale del programma EPP e collabora con onsemi per valutare in che modo la piattaforma possa supportare le future architetture dei veicoli elettrificati. Grazie a questa collaborazione, Subaru avrà accesso anticipato a campioni ingegneristici, modelli di simulazione e competenze tecniche, mentre le due aziende esploreranno le opportunità per migliorare le prestazioni dei veicoli, ottimizzare lo sviluppo e accelerare l’innovazione.
Perché è importante
Le infrastrutture di Intelligenza Artificiale, la mobilità elettrificata e l’automazione industriale competono tutte per la stessa risorsa fondamentale: l’energia. I clienti devono convogliare e gestire una maggiore quantità di energia elettrica all’interno di sistemi sempre più compatti, controllando al contempo il calore, l’efficienza, i costi e i tempi di sviluppo.
Tuttavia, molti dei sistemi di alimentazione odierni vengono ancora sviluppati utilizzando approcci progettuali tradizionali che trattano l’elettronica di potenza, la progettazione meccanica e quella termica come sfide ingegneristiche separate, con ogni livello ottimizzato in modo indipendente e sequenziale. Le decisioni prese in una fase possono comportare compromessi in un’altra, portando a ulteriori iterazioni ingegneristiche, costose modifiche nelle fasi finali e cicli di sviluppo più lunghi.
L’EPP sostituisce quel modello sequenziale con una piattaforma comune che può essere progettata, simulata e ottimizzata in modo collaborativo. Questo approccio è pensato per aiutare i clienti a:
- Raggiungere una densità di potenza da 3 a 5 volte superiore, a seconda dell’applicazione
- Accelerare i cicli di sviluppo fino a un minimo di quattro mesi
- Migliorare le prestazioni termiche e la dissipazione del calore
- Ridurre le perdite elettriche grazie a una minore induttanza parassita
- Ottenere un maggiore controllo dei dispositivi e frequenze di commutazione più elevate
- Individuare tempestivamente i compromessi di progettazione e ridurre le costose modifiche nelle fasi finali
- Adattare un’architettura comune a diversi livelli di potenza, tipi di dispositivi, applicazioni e tecnologie a semiconduttori
Applicazioni per infrastrutture di Intelligenza Artificiale
Con l’aumento della potenza dei rack dedicati all’Intelligenza Artificiale, è necessario dedicare più spazio e capacità di raffreddamento ai sistemi che forniscono, convertono e proteggono tale potenza. Ciò può limitare la quantità di capacità di calcolo che può essere contenuta all’interno di un rack. In uno dei primi progetti di interruttori di circuito a stato solido basati su EPP, la soluzione risultava circa il 50% più piccola e il 20% più fredda rispetto ai progetti esistenti.
Riducendo l’ingombro del packaging e utilizzando l’intera superficie dell’EPP per la dissipazione del calore, l’EPP può supportare sistemi di alimentazione più compatti, migliorare la gestione termica e consentire una maggiore densità di potenza nelle infrastrutture di AI.
Applicazioni per veicoli elettrici
Gli inverter di trazione per veicoli elettrici sono spesso limitati da perdite di efficienza, vincoli termici, complessità di sviluppo e dimensioni del sistema. La tecnologia EPP affronta queste sfide con una densità di potenza fino a 4 volte superiore e perdite di potenza inferiori del 15% rispetto agli approcci convenzionali, consentendo la progettazione di inverter più piccoli, leggeri ed efficienti.
La sua architettura scalabile supporta un’unica piattaforma di inverter che copre applicazioni per veicoli dalla fascia bassa a quella alta, consentendo alle case automobilistiche di riutilizzare un progetto comune su più modelli di veicoli e classi di potenza. Questo approccio può
- ridurre i costi di ricerca e sviluppo e di produzione;
- accelerare i cicli di qualificazione e sviluppo;
- migliorare l’autonomia dei veicoli o ridurre i costi di sistema;
- contribuire a portare più rapidamente sul mercato nuovi programmi di veicoli.
L’era dell’Intelligenza Artificiale sta creando nuove sfide infrastrutturali che non possono essere risolte solo con la potenza di calcolo. Poiché l’alimentazione diventa uno dei vincoli determinanti per l’innovazione futura, l’EPP rappresenta un approccio fondamentalmente nuovo al modo in cui l’energia viene fornita, gestita e ottimizzata. Trasformando il wafer di silicio nel pacchetto stesso, onsemi sta gettando le basi per la prossima generazione di sistemi di AI, elettrificazione e guida autonoma.
