Onsemi представила платформу Embedded Power Platform для систем питания ИИ и электромобилей

Компания onsemi в ходе дня инвестора представила новую технологическую платформу Embedded Power Platform (EPP). Данное решение предлагает принципиально иной подход к интеграции силовой электроники, объединяя разнородные силовые кристаллы (dies) непосредственно в кремниевой подложке. Вместо использования традиционных проволочных соединений (wire bonds), новая архитектура применяет уровни перераспределения на уровне пластины, что позволяет существенно повысить плотность мощности и улучшить управляемость устройств.

Технологические особенности и архитектура EPP

Разработчики onsemi отмечают, что текущие отраслевые стандарты требуют повышения эффективности при одновременном сокращении габаритов и управлении тепловыделением. При раздельной оптимизации электрических, механических и тепловых систем проектировщики часто сталкиваются с необходимостью компромиссов, которые приводят к задержкам и дорогостоящим изменениям на поздних этапах разработки. Платформа EPP направлена на совместную разработку этих аспектов с самого начала проектирования.

Технология EPP является универсальной в плане используемых полупроводниковых материалов и уровней мощности. Платформа поддерживает кремний (Si), карбид кремния (SiC), нитрид галлия (GaN) и перспективные материалы. Ключевые конструктивные решения включают:

• Замена проволочных соединений: Использование прецизионной металлизации на уровне пластины снижает паразитную индуктивность, что обеспечивает улучшенный контроль над устройством и позволяет повысить частоту переключений.
• Терморегуляция и изоляция: Применение кремниевого корпуса с теплопроводностью по всей площади контакта улучшает отвод тепла. Интегрированная в корпус высоковольтная изоляция снижает зависимость от внешних термоизоляционных материалов.
• Системная интеграция: Драйверы и контроллеры объединяются напрямую с силовыми элементами, что уменьшает общую сложность системы.

Применение в автомобильной индустрии и ИИ-инфраструктуре

Первоочередными рынками для внедрения EPP выбраны сектор электрификации транспорта и инфраструктура питания для систем искусственного интеллекта. В автомобильной отрасли высокая плотность мощности позволяет создавать более компактные и легкие инверторы тяговых двигателей. В сегменте ИИ-дата-центров технология помогает освободить место на платах и в серверных стойках, обеспечивая эффективное и компактное энергоснабжение.

Партнерство с Subaru

Компания Subaru стала первым стратегическим партнером, заключившим соглашение по оценке возможностей EPP для архитектур автомобилей следующего поколения. В рамках сотрудничества onsemi предоставляет автопроизводителю ранний доступ к инженерным образцам, моделям для моделирования и техническую поддержку. Цель данного взаимодействия — проверить, может ли такая интеграция силового дизайна повысить эффективность и упростить процесс разработки транспортных средств.

Решения для центров обработки данных

Для сферы ИИ-вычислений onsemi предлагает концепцию цифрового автоматического выключателя для стоек мощностью в несколько сотен киловатт с напряжением 800В. В отличие от крупногабаритных электромеханических аналогов, решение на базе EPP занимает значительно меньше места, поддерживает жидкостное или воздушное охлаждение и способно предоставлять телеметрические данные о состоянии системы. Эта технология дополняет современные разработки, такие как жидкостно-охлаждаемые шины питания на 800В постоянного тока, выводя оптимизацию энергоснабжения современных ИИ-кластеров на новый уровень.

Технологические преимущества и методология проектирования

Фундаментальное отличие Embedded Power Platform заключается в отказе от раздельного решения электрических, механических и тепловых задач. В традиционных подходах оптимизация одного параметра неизбежно влечет за собой ухудшение других, что вынуждает инженеров вносить критические и дорогостоящие изменения в конструкцию на завершающих стадиях разработки. Платформа EPP предлагает «совместное проектирование» (co-development) с самого начала цикла создания продукта.

Важнейшим инструментом в этом процессе выступает технология «цифрового двойника» (digital twin), которая в связке с многофизической оптимизацией (multi-physics co-optimization) позволяет инженерам проводить итерации максимально быстро. Это радикально сокращает количество аппаратных прототипов и общие сроки выхода на рынок (time-to-market).

Архитектурная гибкость и прецизионность

Переход на прецизионные уровни перераспределения (redistribution layers) вместо проволочных соединений позволяет перенести точность, свойственную полупроводниковым фабрикам, на уровень межсоединений. Это дает следующие преимущества:

• Минимизация паразитной индуктивности: За счет укороченных и строго контролируемых путей прохождения тока обеспечивается более высокая частота переключений и точное управление компонентами.
• Термическая эффективность: Теплопроводность по всей площади основания (full-footprint thermal conduction) не только способствует лучшему охлаждению, но и обеспечивает возможность работы в режиме повышенной постоянной мощности.
• Интегрированная изоляция: Встроенная в корпус высоковольтная изоляция избавляет от необходимости использовать дополнительные термоизоляционные материалы, которые традиционно обладают низкой теплопроводностью и препятствуют эффективному отводу тепла.

Масштабируемость и сферы применения

Архитектура EPP изначально разрабатывалась как технология, агностическая по отношению к материалам. Она способна масштабироваться в зависимости от требуемых уровней мощности, объединяя в конфигурируемые модули различные силовые устройства, драйверы и контроллеры. Помимо приоритетных направлений (автомобильная электроника и питание ИИ-инфраструктуры), потенциал платформы охватывает:

• Системы быстрой зарядки электромобилей;
• Технологии накопления энергии;
• Модернизацию энергетических сетей (grid modernization);
• Автоматизацию промышленных процессов.

В контексте ИИ-дата-центров EPP позволяет реализовать концепцию интеллектуального цифрового выключателя для стоек с напряжением 800В и мощностью в сотни киловатт. Это решение заменяет громоздкие электромеханические компоненты компактным модулем, который не только требует меньше пространства, но и поддерживает функции телеметрии, предоставляя операторам данных критически важную информацию о работе узла питания в реальном времени.