Renesas Electronics Corporation, fornitore leader di soluzioni avanzate a semiconduttore, ha annunciato il lancio del primo dispositivo disponibile sul mercato GaN da 650V con raffreddamento su entrambi i lati, progettato per la conversione di potenza ad alta densità nelle architetture per data center AI basate su HVDC (High-Voltage Direct Current) a 800 V. Il nuovo componente TP65H020G4PLSGBD in modalità D-Mode offre una resistenza di conduzione RDS(on) di 20 milliohm (mΩ), una delle più basse della sua categoria, in un package PQFN ultra-compatto con raffreddamento su entrambi i lati (DSC) che consente di gestire una maggiore potenza in uno spazio ridotto. Renesas sta attualmente distribuendo campioni del dispositivo ai principali OEM ed ODM del settore dei data center per AI.
Caratteristiche principali
- Il raffreddamento su entrambi i lati (Dual-Side Cooling, DSC) riduce l’ingombro del package del 57% rispetto al formato TOLT, consentendo una maggiore densità di potenza quando lo spazio è limitato, come nei rack per data center AI su scala megawatt.
- Offre una delle più basse resistenze di conduzione RDS(on) della categoria 650V, pari a 20 mΩ in un package compatto da 8×8 mm.
- Possibilità di approvvigionamento da un unico fornitore per progetti da 800V, grazie a un footprint PQFN standard e ad una gamma completa di controller, driver ed offerta di microcontrollori (MCU). Queste soluzioni saranno esposte all’OCP Global Summit di San Jose, California, dal 12 al 15 ottobre.
Architettura e applicazioni
Il dispositivo è basato sull’architettura GaN Gen IV Plus ed è stato progettato specificamente per soddisfare le esigenze dei data center AI di nuova generazione su scala megawatt, supportando tensioni operative fino a 700V. Il componente è destinato allo stadio di convertitore intermedio DC/DC (IBC) a 800V, che riduce la tensione a 48V, 12V o 6V, supportando anche la gestione dell’unità di batteria backup (BBU, Battery Backup Unit) ed il banco di condensatori (CBU, Capacitor Bank Unit) presenti nei rack di alimentazione ausiliari.
Con l’aumento della potenza dei rack da circa 120 kW verso la scala dei megawatt, lo spazio disponibile e la dissipazione del calore sono diventati fattori critici per mantenere tali livelli di potenza. A differenza dei package convenzionali con raffreddamento solo sul lato superiore, il nuovo dispositivo dissipa il calore sia dalla parte superiore che da quella inferiore, riducendo del 10% l’impedenza termica sul lato superiore. Inoltre, il suo package PQFN da 8×8 mm occupa un’area del 57% inferiore rispetto all’attuale package TOLT da 10×15 mm.
Il dispositivo supporta tutti i punti di forza della tecnologia GaN Gen IV Plus a 650V di Renesas: bassa carica di gate, ridotta capacità di uscita, diodo di freewheeling integrato con recupero inverso minimo ed una elevata tensione di soglia, che consente il funzionamento senza la necessità di una tensione negativa sul gate. Gli ingegneri possono pilotarlo utilizzando un gate driver standard per dispositivi al silicio, operare a frequenze di commutazione nell’ordine dei MHz per ridurre al minimo le dimensioni dei componenti passivi ed abbattere di conseguenza il costo complessivo della BOM, senza dover ricorrere a un driver specializzato per dispositivi GaN di tipo E-Mode.
Dichiarazione
“I clienti che sviluppano data center per Al su scala megawatt stanno esaurendo lo spazio disponibile sulle schede ed il margine termico prima ancora di raggiungere i limiti di potenza dei loro sistemi”, ha dichiarato John Wiggenhorn, Senior Product Line Director per la divisione GaN ad alta tensione di Renesas. “Con il primo GaN sul mercato da 650V con raffreddamento su entrambi i lati siamo ora in grado di abbassare la temperatura sfruttando entrambe le superfici e ridurre significativamente l’ingombro del package, consentendo ai progettisti di trasferire più potenza attraverso il bus intermedio senza dover riprogettare la scheda o aggiungere ulteriore hardware di raffreddamento. Inoltre rappresenta un aggiornamento estremamente semplice da adottare, poiché mantiene la semplicità operativa dei gate driver per dispositivi al silicio già utilizzati dai clienti.”
Collaborazione e disponibilità
Il nuovo package PQFN con raffreddamento su entrambi i lati (DSC) è stato sviluppato in collaborazione con i principali clienti del settore delle infrastrutture AI, permettendo di definire un footprint standard per avere flessibilità nell’acquisto. Renesas può ora offrire GaN, controller AUX, gate driver ed MCU diventando quindi un punto di riferimento come fornitore di soluzioni complete per la gestione dell’alimentazione, per clienti OEM, ODM e hyperscaler che stanno migrando verso architetture di alimentazione a 800V.
Renesas ha già validato questo approccio a livello di silicio testando un progetto di riferimento di un trasformatore DC LLC (DCX) da 6 kW, con conversione da 800V a 48V, basato sul nuovo dispositivo e controllato da un MCU Renesas RA6T3. Il sistema raggiunge una densità di potenza di 2,6 kW/in³ effettuando i test sui singoli moduli, a pieno carico, mostrando un’efficienza superiore dello 0,21% rispetto ad una scheda equivalente basata su package TOLT. Il package di dimensioni ridotte consente inoltre di risparmiare spazio sul PCB e permette una disposizione più ottimizzata dei FET. Anche i progetti di riferimento IBC DC/DC da 800V a 12V e 6V sfruttano la nuova piattaforma DSC 8×8, offrendo analoghi miglioramenti in termini di prestazioni, scalabilità e densità di potenza.
Renesas presenterà il nuovo dispositivo GaN TP65H020G4PLSGBD come parte delle proprie soluzioni di alimentazione a 800V durante l’OCP Global Summit, che si terrà dal 12 al 15 ottobre a San Jose, California.
Il dispositivo TP65H020G4PLSGBD è già in fase di campionatura. L’avvio della produzione di massa è previsto per la metà del 2027.
Ulteriori informazioni sulle soluzioni GaN di Renesas sono disponibili sul sito: renesas.com/gan-fets.
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