GaN

VisIC פיתחה מודולי הספק לרכב עם Heraeus ו-PINK

פורסם בתאריך ע"י Techtime

בתמונה למעלה: מודול ההספק V22TG D3GAN מתוצרת חברת VisIC

חברת VisIC מנס ציונה ושתי החברות הגרמניות Heraeus Electronics ו-PINK Thermosysteme השלימו פיתוח משותף של מודולי הספק עבור שוק הרכב החשמלי, המבוססים על טכנולוגיית D3GaN של VisIC, מארזים מבוססי מצעי סיליקון ניטריד (Si₃N₄) של Heraeus וטכנולוגיית הדברת הכסף (Ag) של חברת PINK. שלוש החברות העריכו שהמודולים החדשים יספקו ביצועים ואמינות יוצאי דופן למכוניות חשמליות. טכנולוגיית הליבה המרכזית במודולים החדשים היא טכנולוגיית D3GaN, המאפשרת למתג הספקים גבוהים ביעילות טובה יותר מזו של מתגי הספק (Power Switch) מבוססי סיליקון.

המודול החדש פותח עבור כלי-רכב חשמליים מופעלי סוללה (Battery Electric Vehicles), ומאפשר לספק לרכב אנרגיה חשמלית במתח של עד 650V ובזרמים של עד 500A. גליום ניטריד הוא מוליך למחצה מבוסס גליום וחנקן. בשל פס האנרגיה הגבוה שלו הוא משמש בעיקר ביישומים אלקטרו-אופטיים כגון דיודות פולטות אור, אולם בשנים האחרונות מתרחב בו השימוש ברכיבי הספק גבוה. רבים בתעשייה מאמינים שבשנים הבאות יחליף ה-GaN את הסיליקון במערכות הספק רבות.

חברת VisIC הוקמה בשנת 2010 ופיתחה טרנזיסטורי הספק העובדים במתח של עד 650V ובזרם של עד 100A, ונשלטים באמצעות טרנזיסטורי FET סטנדרטיים העובדים במתח של 15V. ייצור השבבים מתבצע בחברת TSMC. בתחילת דרכה החברה כיוונה את מוצריה לשוק הכללי של יישומי הספק גבוה, דוגמת ממירים סולאריים, ספקי כוח AC-DC, מערכות בקרת מנועים חשמליים, דוחפי אנרגיה למערכות לייזר, מטעני סוללות וכדומה.

לאחרונה היא ממקדת את מאמציה בשוק הרכב החשמלי המתרחב. בחודש נובמבר 2023 היא הכריזה על מודול ההספק V22TG אשר תוכנן עבור תעשיית הרכב ועומד בתקן AEC-Q101, המבטיח עמידות מכנית של שבבים המיועדים לשימוש בכלי רכב. בנוסף, המודול מתאים לשימוש גם ביישומים עתירי הספק בתעשייה, בחוות שרתים ובמתקני אנרגיה סולארית. החברה מסרה שהמודול שפותח ביחד עם Heraeus ו-PINK מצליח לספק ביצועים טובים יותר ממודולי סיליקון, "בנקודת מחיר מאוד קרובה".

מדיהטק ביצעה השקעה אסטרטגית ב-VisIC

פורסם בתאריך ע"י Techtime

חברת השבבים הטאיוואנית MediaTek ביצעה השקעה אסטרטגית ביצרנית רכיבי ההספק מנס-ציונה, VisIC, במסגרת סבב גיוס E שביצעה החברה הישראלית. VisIC לא חשפה את סכום ההשקעה, אך מסרה כי ההון שגויס ישמש את החברה כדי להרחיב את סל מוצריה עבור כלי-רכב חשמליים ולבסס את יכולות הייצור שלה. ד"ר לורנס לו, סגן נשיא בכיר במדיה-טק, אמר כי ל-VisIC יש חדשנות מרשימה בתחום ממירי כוח מבוססי GaN. "הרכיבים הללו יכולים לשפר את היעילות של כלי-רכב היברדיים וחשמליים. אנחנו מאמינים כי הטכנולוגיה הזו היא המפתח לשיפור הביצועים ולהפחתת העלויות של כלי-רכב חשמליים".

VisIC פיתחה ממירי כוח מבוססי GaN, המיועדים לשימוש במערכות הספק גבוה העובדות במתחים של מאות וולטים, ובייחוד בכלי-רכב חשמליים. בכלי-רכב חשמלי, תפקידו של מתג ההספק (Power Switch) הוא להמיר את המתח מהסוללה למנוע בזמן הנסיעה, ומשקע החשמל לסוללה בזמן הטעינה. תהליך ההמרה מוביל לאובדן של אנרגיה. כיום, מתגי ההספק מבוססים על סיליקון. VisIC פיתחה מתגים המתבססים על גליום ניטריד (GaN), מוליך-למחצה בעל מאפיינים פיזיקליים שונים.

בשיחה עם Techtime, הסביר מנהל השיווק והפיתוח העסקי של החברה, רן סופר, כי לטכנולוגיה של החברה יש יתרון חשוב בשוק הרכב החשמלי. "הטכנולוגיה שלנו מפחיתה בכמחצית את אובדן האנרגיה בהשוואה לטכנולוגיות מבוססות סיליקון. זה יתרון משמעותי המביא לקיצור זמן טעינת הסוללה בכלי-רכב חשמליים ולהארכת טווח הנסיעה".

שיתוף פעולה עם ZF הגרמנית

מדיה-טק אינה החברה הגדולה היחידה שזיהתה את הפוטנציאל הגלום בטכנולוגיה של היצרנית מנס-ציונה. בחודש מאי 2020 דיווחה VisIC על שותפות עם חברת הענק הגרמנית ZF, המייצרת חלקים לכלי-רכב והכנסותיה ב-2019 הסתכמו בכ-36 מיליארד אירו. שתי החברות יפתחו ביחד ממירי הספק לרכב חשמלי המבוססים על טכנולוגיית D3GaN של VisIC, ויעבדו במתחים של עד 400 וולט. הטרנזיסטורים של VisIC מיוצרים בחברת TSMCהטאיוואנית.

תכנון ייחוס של VisIC לממיר הספק העובד במתח של 800V-900V ובהספק של עד 100kW
תכנון ייחוס של VisIC לממיר הספק העובד במתח של 800V-900V ובהספק של עד 100kW

חברת VisIC הוקמה בשנת 2010 על-ידי המנכ"לית ד"ר תמרה בקשט ועל-ידי הטכנולוג הראשי גרגורי באנין. בקשט הגיעה מחברת Gal El וצברה ניסיון רב בפיתוח רכיבי גאליום ניטריד. באנין ניהל את מרכזי הסמיקונדוקטור MIET ו-PULSAR במוסקבה, ובישראל עבד במכון ויצמן, באלתא ובחברת אולטרם טכנולוגיות. סופר: "לפני כשנתיים החברה השלימה את הפיתוח והחלה בשלב המסחרי, תוך מיקוד בשוק הרכב שבו יש לטכנולוגיה שלנו את היתרון המובהק ביותר. המוצרים שלנו עומדים בדרישות הגבוהות של השוק הזה וכבר יש לנו מספר שיתופי פעולה עם חברות Tier-1".

הרכב החשמלי מזניק את שוק ה-GaN

שוק רכיבי ה-GaN החל כשוק נישה בתחום הרכיבים האלקטרו-אופטיים, אולם בשנים האחרונות הוא מתפתח במהירות כאלטרנטיבה אטרקטיבית לטרנזיסטורי הספק גבוה במערכות בקרת אנרגיה, רכב, בקרת מנועים ועוד. להערכת חברת המחקר Allied Market Research, היקף השוק של רכיבי הספק מבוססי GaN הסתכם בשנת 2019 בכ-110 מיליון דולר בלבד. אלא שהשוק נמצא בנקודת תפנית: עקב ההתפתחות המהירה של שוק הרכב החשמלי ומערכות הפקת אנרגיה סולארית, הוא צפוי לצמוח בשנים הקרובות בקצב של יותר מ-35% בשנה ולהגיע להיקף של כ-1.25 מיליארד דולר בשנת 2027.

גורם נוסף המשפיע על הדרישה הגוברת לרכיבי GaN הוא תחום הטעינה האלחוטית. זהו תחום צומח גם ברמת המערכות הביתיות, בתעשיית הרכב וגם בתחום המערכות התעשייתיות. טרנזיסטורי GaN מספקים מהירות מיתוג גבוהה יותר מטרנזיסטורי MOSFET, ולכן משפרים את היעילות האנרגטית וטווח הפעולה היעיל של מערכות טעינה אלחוטיות. אולם ככל הנראה השוק המבטיח ביותר הוא שוק הרכב החשמלי: להערכת עורכי הסקר, בשנת 2040 יגיע היקף שוק הרכב החשמלי לכ-41 מיליון כלי-רכב בשנה.

שוק זה צפוי להיות צרכן מרכזי של רכיבי GaN מכיוון שהם מיועדים לעבוד במתחים גבוהים. יצרניות הרכב מעוניינות להעלות את מתחי העבודה ברכב החשמלי, כדי להקטין את זרמי הזליגה ולשפר את יעילות הבקרה על הסוללה ועל המערכות המכניות. במקביל, שוק הרכב גם נמצא בשלבי מעבר מניהול הסוללה והמערכות באמצעות כבלים אל ניהול באמצעות תקשורת אלחוטית, מגמה שעשויה להרחיב את הצריכה של רכיבי GaN ברכב החשמלי העתידי.