A Onsemi, cuja história remonta à lendária Motorola, apresentou os primeiros semicondutores de potência de nitreto de gálio vertical (GaN) — vGaN. Alega-se que o vGaN estabelece novos padrões em eficiência, densidade de potência e confiabilidade, tão essenciais na era da inteligência artificial e da eletrificação.
Fonte da imagem: onsemi
O fluxo de corrente horizontal paralelo ao substrato já não é a tendência; o vGaN inverte a orientação do fluxo de corrente de horizontal para vertical. O segredo está no próprio substrato. A grande maioria dos elementos de potência de GaN são fabricados em substratos de silício ou safira. A Onsemi (anteriormente renomeada como ON Semiconductor em 2021) começou a fabricar elementos em substratos de nitreto de gálio, abrindo a possibilidade de organizar o caminho do fluxo de corrente desde a base até o topo — do dreno no substrato até a fonte com o gate de controle no topo do elemento.
Essa tecnologia foi projetada para a fabricação de componentes para circuitos de alta tensão (1200 V e acima), garantindo simultaneamente altas frequências de comutação com perdas mínimas. A tecnologia é protegida por 130 patentes. O crescimento dos elementos ocorre na fábrica da Onsemi em Syracuse, Nova York, destacando as mais avançadas capacidades de fabricação de semicondutores nos Estados Unidos.
Os dispositivos vGaN são três vezes mais compactos que seus equivalentes planares, permitindo componentes eletrônicos de potência menores, requisitos de refrigeração reduzidos e custos gerais de fabricação e operação mais baixos. Os componentes vGaN apresentam menores perdas de potência — até 50% — e, graças às altas frequências de comutação, os componentes passivos (capacitores e indutores) têm seu tamanho reduzido em uma proporção semelhante. Isso torna os elementos vGaN ideais para a criação de fontes de alimentação e inversores mais leves, compactos e energeticamente eficientes.
As aplicações do vGaN abrangem uma ampla gama de setores. Em data centers de IA, os componentes vGaN aumentam a densidade de potência dos conversores de energia de 800 V, reduzindo os custos dos racks. Para veículos elétricos, eles fornecem inversores compactos que ampliam a autonomia. Na infraestrutura de carregamento, possibilitam dispositivos mais rápidos, compactos e confiáveis. Em energias renováveis (inversores solares e eólicos), oferecem menores perdas devido às mesmas propriedades: maior fluxo de potência, altas frequências de operação e baixas perdas. O vGaN também é adequado para sistemas de armazenamento de energia (inversores rápidos e eficientes), automação industrial (eletrônica aprimorada para motores elétricos em robótica) e aeroespacial e defesa, onde a compactação e a resistência a condições extremas são essenciais.
Amostras de vGaN já estão disponíveis para os clientes da empresa, reforçando ainda mais a liderança da Onsemi em semicondutores de potência.