AIインフラ向けの直流800 Vの電力供給や、ロボット、ドローン、精密モーター制御向けの
100 V の集積化GaNパワー段を検証した新たな技術論文を発表しました。
エンハンスメント・モード窒化ガリウム（eGaN®）のパワー・デバイスの世界的リーダーであるEPC（Efficient Power Conversion Corporation、本社：カリフォルニア州エルセグンド）は9月14日、急速に進化する2つの市場、すなわち、AI（人工知能）データセンターと高性能多軸モーター駆動における厳しい電力変換に対処した2本の新しい技術ホワイト・ペーパーを公開したと発表しました。
最初のホワイト・ペーパー「AIデータセンターにおけるGaNベースの電力供給：直流800 Vから負荷点（PoL：Point-of-Load）に至る高密度電力変換アーキテクチャ」では、AIラックの電力が数10 kWから数100 kW、さらにはメガワット規模のコンピュート・クラスタへと拡大する中で、直流800 Vの電力分配への移行について考察しています。直流800 Vの場合、200 kWのラックでは、電流は48 V電力分配バスのわずか1/16で済み、導体サイズの縮小、I²R損失の低減、冷却要件を緩和できます。
このホワイト・ペーパ―では、直流800 Vを50 V、12.5 V、6.25 Vの電圧レールへ変換するための3つのアーキテクチャについて検討しており、特にモジュール式の入力直列出力並列（ISOP：Input-Series, Output-Parallel）LLCコンバータに焦点を当てています。このアーキテクチャは、高電圧入力を複数のモジュールに分担させることで、高耐圧デバイスと比べて優れた性能指数（FoM：Figure of Merit）を備えた低電圧GaN FETを使って、高いスイッチング周波数で大きな電圧変換比を実現することができます。
実際の結果が、性能の可能性を実証しています：800 V入力、50 V出力への変換では、ピーク効率98.6%を達成し、800 V入力、12.5 V出力のコンバータEPC91123は、厚さ8 mmの形状でピーク効率98.2%を実現しました。800 V入力、6.25 V出力の6 kWの構成では、ピーク効率98%、全負荷時効率97%を達成しています。
「GPUの性能が向上し続けているので、電力変換は、変換段数を最小限に抑えつつ、プロセッサのより近くで行なわなければなりません。第7世代GaNとモジュール式ISOPアーキテクチャを組み合わせることで、直流800 Vのバックボーンから、次世代AIプロセッサに求められる極めて低いバス電圧と極めて大きな電流へと実用的な経路が実現します」とDC-DCマーケティングとシステム・エンジニアリング部門バイス・プレジデントのJason Zhangは述べています。
2本目のホワイト・ペーパー「デバイスからプラットフォームへ：100 Vの集積化GaNパワー段EPC23108/09/10/11が多軸モーター駆動の設計を単純化」では、人型ロボット、ドローン、手術用ロボット、精密モーター制御の各システムで採用されるモーター駆動の複雑化について取り上げています。
当社のEPC231xxファミリーは、ハイサイドとローサイドのeGaN FET、ゲート・ドライバ、レベルシフト回路、制御インタフェース、保護機能を、100 V対応のモノリシックePower™ Stage ICに集積した製品です。これに対応する3相BLDC/PMSMインバータ・プラットフォームEPC91128～EPC91131は、電流容量、検出、保護、熱特性、各種PWM（パルス幅変調）インタフェースを評価するための完全な環境を提供します。
これらのプラットフォームは、推奨電圧範囲14～80 V（標準48 V）で動作し、20～150 kHzのスイッチング周波数に対応しています。相補型PWM対応品は、制御の柔軟性を最大化する一方、シングルPWM入力ピン対応品は、制御ライン数や配線の複雑さを低減します ーー 後者は、ロボット・システムで数10個ものモーターが使われるようになるにつれて、ますます重要性な利点です。
「多軸ロボットにおいて、電力密度は課題の一部に過ぎません。統合化には、制御、保護、検出、熱管理、配線を単純化しなければなりません。EPC231xxファミリーとその評価プラットフォームは、多数のモーター軸に対して効率的に展開可能な、検証済みの出発点を提供します」と、モーター駆動マーケティングとシステム・エンジニアリング部門バイス・プレジデントのMarco Palmaは述べています。
これら2本のホワイト・ペーパーは、GaNが、部品レベルの性能向上にとどまらず、数キロワット級のAIインフラから小型かつ高度に統合されたモーター駆動まで、完全なパワー・アーキテクチャを可能にしていることを示しています。
英語および中国語で提供されているホワイト・ペーパーをダウンロードしてください：
EPCについて
EPCは、エンハンスメント・モード窒化ガリウム（eGaN®）に基づいたパワー・マネージメント（電源管理）・デバイスのリーダーです。eGaN FETと集積回路は、DC-DCコンバータ、リモート・センシング技術（Lidar）、イーモビリティ向けモーター駆動、ロボット、ドローン、低価格衛星などの用途で、最高のパワーMOSFETよりも何倍も高性能です。ウエブサイトはwww.epc-co.com/epc/jpです。
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eGaNは、Efficient Power Conversion Corporation, Inc.の登録商標です。
報道関係の問い合わせ先 Efficient Power Conversion: Maurizio Di Paolo Emilio 電話：+39 3381426036 電子メール：[email protected]
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