Onsemi strebt danach, die Leistungsdichte von EV-Wechselrichtern um das Vierfache zu erhöhen.

Onsemi hat die Embedded Power Platform (EPP) eingeführt, eine neue Architektur für Leistungselektronik. Laut dem Halbleiterhersteller ermöglicht sie eine bis zu viermal höhere Leistungsdichte sowie 15 Prozent geringere Leistungseinbußen in Antriebsumrichtern für Elektrofahrzeuge.

Wafer der neuen Embedded Power Platform von Onsemi für hochintegrierte Leistungselektronik.

Bild: Onsemi

Einer der ersten Partner aus der Automobilindustrie ist Subaru. Der japanische Hersteller beabsichtigt, die Embedded Power Platform (EPP) für zukünftige elektrifizierte Fahrzeugarchitekturen zu prüfen und erhält frühzeitigen Zugang zu Ingenieursproben, Simulationen sowie technischem Know-how von Onsemi. Eine Entscheidung über deren Einsatz in einem Serienfahrzeug wurde jedoch noch nicht getroffen.

Der technische Ansatz unterscheidet sich vor allem in der Verpackung von herkömmlichen Lösungen. Bei EPP dient die Siliziumschicht selbst als Grundlage der Verpackung. Dadurch ist es möglich, verschiedene Halbleitertechnologien – wie Silizium, Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) – sowie mehrere Komponenten wie FETs, Treiber und Controller in einer einzigen Verpackung zu integrieren.

Dies ermöglicht es Onsemi, elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften innerhalb einer einheitlichen Architektur zu entwickeln, zu simulieren und zu optimieren, anstatt sie größtenteils getrennt voneinander zu betrachten, bevor man sie kombiniert. Unter anderem wird durch die verringerte parasitäre Induktivität erwartet, dass die elektrischen Verluste sinken und gleichzeitig höhere Schaltfrequenzen möglich werden.

Laut Onsemi kann EPP auf den bestehenden 12-Zoll-Siliziumwafer-Anlagen des Unternehmens hergestellt werden, wodurch wichtige Integrationsschritte direkt im Halbleiterproduktionsprozess stattfinden können. Für Elektrofahrzeuge sieht Onsemi eine Hauptanwendung in Antriebsumrichtern. Im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen verspricht der Hersteller eine bis zu viermal höhere Leistungsdichte bei gleichzeitig bis zu 15 Prozent geringeren Leistungseinbußen. Dies könnte zu kleineren und leichteren Umrichtern führen. Die Mitteilung gibt jedoch nicht an, wie sich diese Werte unter realen Betriebsbedingungen darstellen.

Skalierbarkeit ist ein weiterer entscheidender Vorteil: Eine auf EPP basierende Inverter-Architektur kann in verschiedenen Leistungsklassen eingesetzt werden. Fahrzeughersteller könnten somit ein gemeinsames Grunddesign für verschiedene Modelle verwenden, anstatt für jede Leistungsklasse separate Lösungen zu entwickeln. Onsemi erwartet dadurch reduzierte Entwicklungs- und Zertifizierungsanstrengungen sowie niedrigere Entwicklungskosten und Produktionskosten.

Für die EPP-Plattform insgesamt gibt Onsemi an, dass die Leistungsdichte je nach Anwendung um das Dreifache bis Fünffache steigen kann. In einigen Fällen könnten die Entwicklungszyklen auf nur vier Monate verkürzt werden. Allerdings gelten diese Werte für die Plattform insgesamt und nicht speziell für eine validierte Serienanwendung im Automobilbereich.

Ausserhalb des Automobilsektors zielt Onsemi mit dieser Plattform auch auf industrielle Anwendungen sowie Stromversorgungssysteme für KI-Rechenzentren ab. Der Halbleiterhersteller sieht den Vorteil darin, dieselbe Integrationsarchitektur auf verschiedene Anwendungen und Halbleitertechnologien anzuwenden. Die Embedded Power Platform befindet sich derzeit in einer frühen Entwicklungsphase, wobei erste Proben voraussichtlich noch in diesem Jahr an ausgewählte Kunden und Entwicklungspartner aus den Bereichen Automobil und KI geliefert werden sollen.