VisIC

VisIC ו-hofer פיתחו ממיר 800V לרכב חשמלי

פורסם בתאריך ע"י Techtime

חברת hofer powertrain הגרמנית הכריזה על הצלחת הפיתוח של ממירי מתח גבוה לרכב חשמלי המבוססים על מתגי גליום ניטריד (GaN) של חברת VisIC מנס ציונה. המערכת מקבלת מתח ישר מסוללות רכב חזקות (800V) ומייצרת זרם חילופין לצורך הנעת מנוע הרכב. מדובר בשלב בעל השפעה גבוהה על יעילות הרכב החשמלי, מכיוון שתהליך ההמרה כרוך בהפסדי אנרגיה רבים, וקבלת זרם חילופין איכותי משפר את ביצועי המנוע. הפיתוח בוצע בשיתוף פעולה עם חברת VisIC אשר מפתחת ומייצרת מתגי GaN ליישומים עתירי הספק.

שתי החברות פיתחו ממיר אשר מספק למנוע החשמלי זרם חילופין (sinusoidal current) בעוצמה של 100 אמפר. המהנדס הראשי של הפרוייקט בחברת הופר, לוקאס רוסלניאק, אמר שהבדיקות הראשונות של המערכת הראו ביצועים טובים יותר מאשר ממירים בטכנולוגיית המיתוג המתחרה, המבוססת על סיליקון קרביד. "כעת אנחנו נכנסים לשלב בדיקות השדה לבדיקת הטכנולוגיה בתנאי שטח". מרבית כלי-הרכב ההיברידיים והחשמליים מצוידים בסוללות של 400V. אולם לאחרונה החלו יצרניות רבות לעבור לשימוש בסוללות 800V אשר מספקות מספר יתרונות חשובים.

ארכיטקטורת מיתוג חדשה

הסוללות החזקות יותר מסוגלות לספק למנוע את ההספק הדרוש באמצעות זרם נמוך, ולכן להפחית את הפסדי האנרגיה ועל-ידי כך להגדיל את טווח הנסיעה, לקצר את זמני הטעינה ואפילו להשתמש בכבלי נחושת דקים יותר. שיתוף הפעולה בין שתי החברות החל בסוף שנת 2021, ובמסגרתו אימצה הופר את טכנולוגיית D3GaN של החברה הישראלית, המבוססת על תצורת D-Mode אשר כוללת מערך של שני מתגים משלימים ועוד מתג בקרה, ברכיב יחיד. התצורה הזאת מבטיחה מיתוג מהיר תוך כדי הקטנת ההפסדים, ואת המשך התיפקוד של המתג כולו, גם כאשר יש תקלה באחד מהמתגים הפנימיים.

להערכת החברה, הטכנולוגיה מתאימה ליישומי רכב חשמלי נוספים, מלבד ממירים, דוגמת המרת מתחים גבוהים (DC/DC) והטענת הסוללות ברכב. חברת VisIC, אשר הוקמה בשנת 2010, מפתחת ומייצרת ממירי כוח המבוססים על גליום ניטריד (Gan). זהו מוליך למחצה המורכב מגליום וחנקן והמאופיין בפס אנרגיה גבוה מאוד. לכן הוא מיועד בדרך כלל ליישומים מיוחדים רכיבים אלקטרואופטיים, רכיבי תדר גבוה ורכיבי הספק גבוה. הרכיבים של VisIC מיוצרים בחברת TSMCהטאיוואנית. אחת המשקיעות האסטרטגיות בחברה היא יצרנית השבבים הטאיוואנית מדיה-טק.

VisIC ו-hofer יפתחו מערכת כוח לרכב חשמלי

פורסם בתאריך ע"י yochais

חברת VisIC מנס-ציונה הכריזה על שיתוף פעולה נוסף בתעשיית הרכב הגרמנית. החברה תפתח ביחד עם hofer Powertrain הגרמנית מערכות הנעה לרכבים חשמליים המצוידים בסוללות של 800V. במסגרת הפיתוח המשותף, תשלב הופר במערכות הנעת הכוח שלה את מתגי ההספק של VisIC המתבססים על גליום ניטריד (GaN) ומפחיתים את אובדן האנרגיה במעבר של הזרם החשמלי מהסוללה אל המנוע. 

כיום, מרבית כלי-הרכב ההיברידיים והחשמליים מצוידים בסוללות של 400V. אולם בשנתיים האחרונות החלו יצרניות רבות לעבור לשימוש בסוללות 800V. בהן: פורשה, קיה, יונדאי ו-GM. גם יצרניות ממירים לרכב חשמלי, כמו דלפי והיטאצ'י דיווחו על מעבר הדרגתי לסוללות החזקות יותר. סוללות במתח 800V מסוגלות לספק למנוע את ההספק הדרוש באמצעות זרם נמוך יותר אשר מצמצם את ההפסדים ומעניק יתרונות כמו הגדלת טווח הנסיעה, קיצור זמני הטעינה, ושימוש בכבלי נחושת דקים יותר.

בדרך כלל, מדובר בכלי-רכב גדולים שזקוקים לכוח רב יותר, כמו משאיות, אוטובוסים, רכבי SUV ושליחויות ומכוניות ספורט. חברת הופר מפתחת ומייצרת פתרונות הנעה לרכבים חשמליים כמו סוללות, מערכות אחסון, מנועים חשמליים, יחידות בקרה אלקטרוניות ורכיבים נוספים. החברה מתמחה גם בפתרונות עבור רכבים שפועלים בהספק גבוה כמו משאיות ואוטובוסים.

במסגרת הפיתוח המשותף, יציעו שתי החברות טופולוגיית המרת הספק בשם 3-Level, שבה נעשה שימוש בשני ממירים המוצבים בטור. המבנה הזה מגביר את היעילות, מפחית את עוצמת הרעש והרעידות של המנוע, ומאפשר שימוש במתגי המתרת זרם במתח נמוך יותר.

להחליף את הסיליקון בגליום ניטריד

חברת VisIC, אשר הוקמה בשנת 2010, מפתחת ומייצרת ממירי כוח המבוססים על גליום ניטריד (Gan), חומר מוליך למחצה המורכב מגליום וחנקן. תפקידו של מתג ההספק (Power Switch) הוא לספק את המתח המגיע מהסוללה למנוע בזמן הנסיעה, ואת המתח המגיע מהשקע החשמלי אל הסוללה בזמן הטעינה. כיום התהליך הזה מיושם באמצעות מתגי סיליקון וסובל מבעיית אובדן אנרגיה. לגליום ניטריד מאפיינים פיזיקליים שונים מאלה של סיליקון, ולהערכת החברה מתגים מבוססי GaN מסוגלים להפחית במחצית את אובדן האנרגיה בהשוואה למתגי הספק מבוססי סיליקון.

רבים בתעשייה מעריכים שבשנים הבאות יחליף ה-GaN את הסיליקון במערכות הספק רבות. בחודש מאי 2020 דיווחה VisIC על שותפות עם חברת הענק הגרמנית ZF, לפיתוח ממירי הספק לרכב חשמלי עם סוללות של 400V. הרכיבים של VisIC מיוצרים בחברת TSMCהטאיוואנית. אחת המשקיעות האסטרטגיות בחברה היא יצרנית השבבים הטאיוואנית מדיה-טק.

VisIC ו-AB Mikroelektronik יפתחו ביחד מתג הספק לסוללת רכב חשמלי

פורסם בתאריך ע"י Techtime

חברת VisIC מנס ציונה חתמה על הסכם שיתוף פעולה עם חברת AB Mikroelektronik האוסטרית, לפיתוח משותף של מתג ייעודי לבקרת הסוללה ברכב חשמלי, אשר יתבסס על טכנולוגיית הגליום ניטריד (GaN) של חברת VisIC. חברת VisIC פיתחה ממירי כוח מבוססי GaN עבור מערכות הספק גבוה העובדות במתחים של מאות וולטים, ולכן מתאימים לשימוש כמתגי הספק ברכב חשמלי.

תפקידו של מתג ההספק (Power Switch) הוא לספק את המתח מגיע מהסוללה למנוע בזמן הנסיעה, ואת המתח המגיע מהשקע החשמלי אל הסוללה בזמן הטעינה. כיום התהליך הזה מיושם באמצעות מתגי סיליקון וסובל מבעיית אובדן אנרגיה. לגליום ניטריד מאפיינים פיזיקליים שונים מאלה של סיליקון, ולהערכת החברה מתגים מבוססי GaN מסוגלים להפחית במחצית את אובדן האנרגיה בהשוואה למתגי הספק מבוססי סיליקון.

התמודדות עם קצר פתאומי בזרם גבוה

המתג החדש יתבסס על טכנולוגיית D³GaN של VisIC ויכיל חיישן מהיר לזיהוי קצר במערכת (Fast Short Circuit Detection – FSCD) שפותח בחברה הישראלית ומוגן בפטנט. מדובר באתגר טכנולוגי לא קל: המתג צריך לזהות את הקצר במהירות ולנתק מיידית את הסוללה כדי שלא תתרוקן. הוא צריך להתמודד עם ספיגת זרמי הקצר הגבוהים עד להשלמת תהליך הניתוק.

מנהל השיווק והפיתוח העסקי של החברה, רן סופר, אמר ש-AB Mikroelektronik היא ספקית חשובה בתחום הרכב החשמלי ומספקת גם מתגי הספק לסוללות. "זהו יתרון חשוב כאשר נפתח ביחד את מתג ההספק המיועד לעבודה במתחים של עד 400V. ההתמקדות שלנו בשוק הרכב החשמלי תואמת לצורך של התעשייה להפחית עלויות ולשפר את היעילות של ההנעה החשמלית".

מדיה-טק הטאיוואנית השקיעה ב-VisIC

חברת AB Mikroelektronik שמרכזה בעיר זלצבורג נמצאת בבעלות יצרנית הרכיבים האמריקאית AVX (שנירכשה במרץ 2020 על-ידי Kyocera היפנית), ומשמשת כזרוע הפעילות שלה בתחום מערכות החישה לתעשיית הרכב. היא מספקת חיישנים לבקרת המנוע ומערכות התמסורת המכנית והגלגלים. החברה מייצרת ממירי DC-AC ו-DC-DC, בקרים לניהול מערכות הרכב ועוד.

שיתוף הפעולה תואם לאסטרטגיה עליה החברה הצהירה בחודש שעבר, בעקבות קבלת השקעה מחברת השבבים הטאיוואנית MediaTek. ד"ר לורנס לו, סגן נשיא בכיר במדיה-טק, אמר שהרכיבים של VisIC חיוניים לפיתוח כלי-רכב היברדיים וחשמליים. "אנחנו מאמינים כי הטכנולוגיה הזו היא המפתח לשיפור הביצועים ולהפחתת העלויות של כלי-רכב חשמליים", אמר.

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.

VisIC גייסה 10 מיליון דולר לפיתוח שבבי הספק

פורסם בתאריך ע"י yochais

חברת VisIC מנס ציונה, המפתחת מודולים מבוססי GaN (גליום ניטריד) למערכות הספק, השלימה גיוס הון בהיקף של 10 מיליון דולר שבוצע על-ידי משקיע פרטי יחיד. זהות המשקיע לא נחשפה, אך בחברה מסרו כי המשקיע ביצע את ההשקעה הגדולה לאחר שזיהה פוטנציאל שוק גדול במוצרים החדשים של החברה. VisIC, שהוקמה ב-2010 והקדישה עד כה את משאביה למחקר ולפיתוח, השיקה באחרונה סדרה ראשונה של מודולים מבוססי GaN המספקים יכולת מיתוג של הספקים גדולים מאוד, בזמים של כמה עשרות אמפר ובמתחים של עד 1200V.

בחודש פברואר האחרון היא חתמה בפברואר על הסכם ייצור עם TSMC הטאיוואנית אשר תייצר את המודולים שלה, וכבר סיפקה ללקוחות דוגמיות ראשונות של המוצר. באמצעות כספי הגיוס האחרון מיועדים לממן את השיווק. המודולים החדשים של VisIC מיועדים לממירי כוח למנועי רכב חשמליים והיברידיים, ורכיבי כוח למרכזי מידע ומערכות תקשורת, וליישומים אחרים המחייבים למתג זרמים של עד כ-50 אמפר. החברה הודיעה שכעת היא מתמקדת בעיקר בתעשיית הרכב החשמלי הצומחת.

מספר המכוניות החשמליות בעולם נמצא בגידול מתמיד ומגמה זו צפויה לצבור תאוצה ביתר בשנים הקרובות. כל יצרניות הרכב המובילות החלו להשקיע משאבים גדולים בפיתוח דגמים חשמליים, וחברת המחקר UBS מעריכה שבשנת 2025 יתפסו המכוניות החשמליות כ-16% מכלל מכירות כלי-הרכב. אחד מהאתגרים החשובים בתחום הרכב החשמלי הוא פיתוח טכנולוגיות יעילות לטעינה מהירה של סוללת הרכב שתאפשר נסיעה ממושכת. להערכת VisIC, רכיבי הספק מבוססי GaN מאפשרים למקסם את הביצועים של ממירי כוח בעלי הספק ומתח גבוהים, מהסוג המשמש בכלי-רכב היברידיים וחשמליים.

ל-TechTime נמסחר כי החברה כבר מקיימת מספר שיתופי פעולה עם ספקיות בתחום הרכב (Tier-1), בעיקר בסין ובמזרח אסיה, לשילוב הטכנולוגיה של החברה, ועל פי התכנון המוצרים שלה צפויים להיכנס לייצור המוני החל מ-2020.

רכיבי GaN מחליפים את רכיבי הסיליקון

GaN (גליום ניטריד) הוא חומר מוליך למחצה בינארי המורכב מהיסודות גליום וחנקן. בשל פער האנרגיה הגבוה שלו, GaN משמש בתעשיית הסמיקונדקטור בעיקר ביישומים אלקטרו-אופטיים כגון דיודות פולטות אור (LED). ואולם, בשנים האחרונות הולך ומתרחב השימוש בחומר הזה גם בתחום הרכיבים להספק גבוה, שזה תחום ההתמחות של VisIC: מודולים מבוססי GaN למערכות הספק גבוה. רבים בתעשייה מעריכים שבשנים הבאות יחליף ה-GaN את הסיליקון במערכות הספק רבות. להערכת חברת המחקר Yole Développement, שוק רכיבי ההספק מבוססי GaN צפוי לגדול בעקביות בשנים הקרובות ולהגיע להיקף של 332 מיליון דולר בשנת 2022.

חברת VisIC הוקמה בשנת 2010 על-ידי המנכ"לית ד"ר תמרה בקשט ועל-ידי הטכנולוג הראשי גרגורי באנין. בקשט הגיעה מחברת Gal El וצברהע נסיון רב בפיתוח רכיבי גליום ניטריד. באנין ניהל את מרכזי הסמיקונדוקטור MIET ו-PULSAR במוסקבה. בישראל, באנין עבד במכון ויצמן, באלתא מערכות (ELTA) ובאולטרם טכנולוגיות (MMIC). לגרגורי יש ניסיון של למעלה מ-30 שנה בפיתוח טכנולוגיות מרוכבות לתעשיית הסמיקונדוקטור. ההישג הטכנולוגי האחרון שלו לפני הקמת VisIC היה פיתוח מגבר RF מבוסס GaN בעל הספק גבוה.