Onsemi abandona el sustrato de PCB tradicional en favor de la oblea de silicio, multiplicando hasta por cinco la densidad de potencia en chips de IA y vehículos eléctricos.

El EPP (Embedded Power Platform) de Onsemi tiene como objetivo utilizar obleas de silicio para permitir chips más eficientes y densos en potencia.

A medida que crecen las demandas de energía, Onsemi está trabajando en su solución de EPP para hacer que los semiconductores sean más eficientes y más densos

Actualmente, los módulos de potencia dentro de un chip se colocan dentro de la PCB (Placa de circuito impreso), pero a medida que se desarrollan soluciones de embalaje más avanzadas, estamos viendo la incorporación de sistemas de energía dentro del sustrato del paquete. El EMIB de Intel es un ejemplo en el que los TSV enrutan la potencia del chip alrededor del paquete integrado, y EMIB-T lo lleva un paso más allá al enrutar la potencia a través del dado incrustado.

El PPE reinventa el paquete de la vivienda pasiva a un contribuyente activo al rendimiento del sistema. Mediante el uso de la propia oblea de silicio como el paquete, EPP permite la integración e interconexión perfectas de las tecnologías de silicio, carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN) dentro de una arquitectura de nivel de oblea altamente integrada. Múltiples dispositivos, incluidos FET, controladores y controladores, se pueden integrar en un solo paquete y optimizar para el rendimiento eléctrico, térmico y mecánico. Esto permite un co-diseño completo del sistema de potencia, permitiendo evaluar y optimizar las características eléctricas, térmicas y mecánicas desde el primer día. El resultado es una mayor densidad de potencia, un mejor rendimiento del sistema, una menor complejidad de desarrollo y un tiempo de comercialización más rápido.

Con EPP (Embedded Power Platform), OnSemi está adoptando un enfoque ligeramente diferente donde la compañía planea utilizar obleas de silicio de 12 pulgadas como sustrato de paquete. La tecnología no se basa en el uso de una PCB convencional como sustrato.

EPP reemplaza ese modelo secuencial con una plataforma común que puede ser co-diseñada, co-simulada y co-optimizada. Este enfoque está diseñado para ayudar a los clientes: Aplicaciones de vehículos eléctricos: Los inversores de tracción de vehículos eléctricos a menudo se ven limitados por pérdidas de eficiencia, limitaciones térmicas, complejidad de desarrollo y tamaño del sistema. EPP aborda estos desafíos con una densidad de potencia hasta 4 veces mayor y pérdidas de potencia un 15% más bajas en comparación con los enfoques convencionales, lo que permite diseños de inversores más pequeños, ligeros y eficientes. Su arquitectura escalable admite una única plataforma inversora que abarca aplicaciones de vehículos de gama baja a alta, lo que permite a los fabricantes de automóviles reutilizar un diseño común en múltiples modelos de vehículos y clases de potencia.

Este enfoque puede reducir los costos de I + D y fabricación, acelerar los ciclos de calificación y desarrollo, mejorar el alcance de los vehículos o reducir los costos del sistema, y ayudar a llevar los programas de vehículos nuevos al mercado más rápido. Consigue 3 – 5x mayor densidad de potencia, dependiendo de la aplicación Acelere los ciclos de desarrollo hasta tan solo cuatro meses Mejore el rendimiento térmico y la disipación de calor Reducir las pérdidas eléctricas a través de una menor inductancia parasitaria Habilitar un mayor control del dispositivo y frecuencias de conmutación más altas Identifique las compensaciones de diseño antes y reduzca los costosos cambios en la etapa tardía Escalar una arquitectura común a través de los niveles de potencia, los tipos de dispositivos y las aplicaciones de las tecnologías de semiconductores Aplicaciones de infraestructura de IA: A medida que aumenta la potencia de los racks de IA, se debe dedicar más espacio y capacidad de refrigeración a los sistemas que entregan, convierten y protegen esa potencia. Esto puede limitar la cantidad de capacidad de cálculo que puede caber dentro de un rack.

En un diseño temprano de disyuntor de estado sólido basado en EPP, la solución era aproximadamente un 50% más pequeña y un 20% más fría que los diseños existentes. Al reducir los gastos generales de empaque y utilizar la huella completa de EPP para realizar el calor, EPP puede admitir sistemas de energía más compactos, mejorar la gestión térmica y permitir una mayor densidad de potencia en la infraestructura de IA.

El EPP colocará entonces varias semis de potencia dentro de la oblea de silicio. Estos incluyen silicio (Si), carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN). Además, EPP puede alojar varios controladores y controladores dentro de la oblea.

OnSemi afirma que la metodología EPP no solo hace que los sistemas de potencia dentro del chip sean más pequeños y eficientes, sino que también aumenta la densidad de potencia.

Con EPP, un chip puede presentar una ganancia de densidad de potencia de hasta 3x-5x. Las conexiones más cortas requeridas para conectar el chip a la placa base dan como resultado una reducción en las pérdidas de potencia causadas por el flujo de corriente y las fluctuaciones de voltaje. La disipación de calor es otra área en la que el EPP conduce a los métodos tradicionales debido a sus mejores características térmicas del uso de una oblea de silicio.

En cuanto a la adopción, se dice que el EPP de Onsemi desempeña un papel clave en los chips diseñados para los centros de datos de IA y también para los vehículos eléctricos (vehículos eléctricos). En ese sentido, Onsemi ha presentado a Subaru como uno de sus primeros socios en el proyecto del PPE. Subaru utilizará EPP para sus próximos vehículos eléctricos y recibirá muestras de ingeniería de EPP y modelos de simulación de OnSemi.

En los centros de datos, el EPP se utilizará para los disyuntores de estado sólido, ya que pueden reducir el tamaño del producto hasta en un 50% y reducir las temperaturas en un 20%. Se esperan socios adicionales para el PPE este año, y se espera un muestreo más amplio para los clientes clave a finales de este año.

Fuente: Wccftech