Modelo térmico
Modelo térmico BMR316
A pesar del creciente interés por el nitruro de galio (GaN), el silicio (Si) sigue siendo una opción sólida en muchas aplicaciones de módulos de alimentación, incluyendo el soporte a centros de datos que manejan específicamente cargas de trabajo de IA de alta capacidad de cálculo.
Si bien el GaN ofrece ventajas convincentes en velocidad de conmutación y eficiencia, la decisión de rediseñar un módulo de potencia debe basarse en un valor real a nivel de sistema, y no solo en el atractivo de la nueva tecnología.
De hecho, algunos módulos de potencia ya alcanzan una eficiencia superior a la del 97% utilizando silicio, lo que los hace altamente competitivos con el GaN.
Por qué Silicon sigue vigente
1. Maduro y confiable
En primer lugar, el silicio es la tecnología dominante y ofrece todas las ventajas de la madurez y la estabilidad del ecosistema: incluyendo muchos años de optimización, herramientas de diseño y datos de fiabilidad.
El silicio cuenta con décadas de desarrollo a sus espaldas. Esto se traduce en mejores herramientas de modelado, datos exhaustivos sobre su fiabilidad, un comportamiento térmico bien comprendido y una amplia gama de proveedores cualificados. Los ingenieros confían en los componentes basados en silicio y ya han establecido flujos de trabajo, bancos de pruebas y estrategias de diseño para su uso.
Otra ventaja clave es la fiabilidad demostrada del silicio: los módulos de alimentación basados en silicio ya están homologados para aplicaciones críticas de alta fiabilidad.
2. Tecnología avanzada
Los fabricantes de dispositivos de silicio siguen mejorando la eficiencia: las últimas generaciones de MOSFET de superunión y estructuras de trinchera rivalizan con el GaN en muchos escenarios. Los diseños avanzados de superunión han reducido la diferencia de eficiencia con el GaN en muchos niveles de voltaje (especialmente para aplicaciones por debajo de 60 V).
En términos de rendimiento térmico y empaquetado: la refrigeración por ambos lados y el empaquetado avanzado hacen que los módulos de silicio actuales sean más competitivos. Un mejor empaquetado, que incluye refrigeración por ambos lados, refrigeración por la parte superior y empaquetado de baja inductancia, ha ayudado a los módulos basados en silicio a gestionar la resistencia térmica de forma más eficaz. Combinado con interfaces térmicas mejoradas en los módulos de potencia, los dispositivos de silicio ahora pueden suministrar más potencia con el mismo tamaño.
3. Menor coste y integración más sencilla
El silicio sigue siendo más asequible y compatible con los sistemas existentes. Para muchas aplicaciones, el costo sigue siendo un factor determinante. El silicio se beneficia de la producción en masa y de fábricas consolidadas que mantienen los costos predecibles y las cadenas de suministro estables.
El GaN aún puede implicar un coste adicional tanto para el dispositivo en sí como para el rediseño o el esfuerzo de cualificación necesarios para añadir GaN a un sistema.
