Festkörpertransformatoren für KI-Rechenzentren: Infineon liefert 900-Volt-GaN-Schalter an Enphase En
Der deutsche Halbleiterhersteller Infineon liefert dem US-Energietechnikunternehmen Enphase Energy die nach eigenen Angaben weltweit ersten monolithischen bidirektionalen GaN-Schalter mit 900 Volt Sperrspannung für Festkörpertransformatoren in KI-Rechenzentren. Das geht aus einer Technologiemeldung von Infineon vom 26. Oktober hervor. Die Bauelemente sollen eine effizientere Stromwandlung bei geringerem Platzbedarf ermöglichen und den Aufbau künftiger Gleichstromnetze mit höheren Spannungen erleichtern.
Neue GaN-Schalter für Festkörpertransformatoren
Die neuen GaN-Schalter werden nach Angaben von Infineon derzeit in die Produktentwicklung des IQ Solid-State Transformer von Enphase integriert. Die Bauelemente haben die bisherigen Tests erfolgreich bestanden. Als nächster Schritt steht die Qualifizierung für die Serienfertigung an.
Die Bauelemente können laut Mitteilung in einem einzigen Schalter Spannungen in beide Richtungen sperren und Strom in beide Richtungen leiten. Dank der hohen Schaltfrequenz lassen sich auch magnetische Bauteile verkleinern und kompaktere Stromwandlungssysteme entwickeln. Mit der Sperrspannung von 900 Volt erweitert Infineon den Einsatzbereich seiner CoolGaN-Technologie.
Enphase entwickelte und demonstrierte die Technik auf Systemebene. Infineon lieferte dafür die Halbleitertechnologie und das erforderliche technische Know-how. Die beiden Unternehmen hatten bereits bei der Entwicklung bidirektionaler 650-Volt-GaN-Schalter für die IQ9-Mikrowechselrichter von Enphase zusammengearbeitet.
Adam White, Leiter der Division Power Systems bei Infineon, erklärte: „Die Zukunft der Stromumwandlung wird durch ein breites Portfolio an Halbleitertechnologien ermöglicht. Mit unserem neuen 900 V CoolGaN BDS erweitern wir das Anwendungsspektrum, in dem Kunden von den GaN-Vorteilen hinsichtlich Effizienz und Leistungsdichte profitieren können. Damit erschließen wir eine Spannungsklasse, die neue Möglichkeiten für leistungsstarke Stromwandlungssysteme eröffnet.“
Weniger Wandlungsstufen für die Stromversorgung von KI-Rechenzentren
Mit den neuen GaN-Schaltern will Enphase die Stromwandlung in seinem IQ Solid-State Transformer effizienter gestalten. Die höhere Sperrspannung soll es ermöglichen, höhere Systemspannungen mit weniger Wandlungsstufen zu bewältigen und die Zahl der Bauteile im Leistungspfad zu verringern. Die Technik soll nach Unternehmensangaben den Übergang zu Stromverteilungsarchitekturen mit 800 Volt Gleichspannung und künftig auch 1.500 Volt vereinfachen. Für die Stromwandlung bei hohen Spannungen spielt weiterhin Siliziumkarbid (SiC) eine wichtige Rolle.
Hans van Antwerpen, Technologiechef von Enphase Energy, sagte: „GaN ist für uns keine neue Technologie. Das Material ist bereits in den IQ9-Mikroinvertern von Enphase im Praxiseinsatz. Diese Erfahrung hat uns das Vertrauen gegeben, die Technologie auch in Megawatt-Systemen einzusetzen. Der Schritt zu 900 V verschafft uns mehr Spannungsspielraum, während die Vorteile des Hochfrequenzschaltens erhalten bleiben. Dadurch können wir Wandlungsstufen aus dem System nehmen und die Anzahl der Komponenten im Leistungspfad reduzieren. Das führt zu höherer Effizienz und Leistungsdichte sowie verbesserter Systemzuverlässigkeit.“
Die Unternehmen erwarten, dass die GaN-Technologie künftig auch bei Solarwechselrichtern für gewerbliche Anlagen zum Einsatz kommt. Bei dreiphasigen Anwendungen mit 480 Volt zwischen den Außenleitern in den USA beziehungsweise 400 Volt in anderen Regionen sollen künftig weniger Schaltelemente erforderlich sein. Das würde nach Einschätzung von Infineon die elektrischen Verluste und die Systemkosten senken.
