當我們推進功率密度創(chuàng)新以幫助工程師將更多電源封裝到更小空間時，企業(yè)和消費者將從更高效、更持久的電子器件和更可靠的數(shù)字聯(lián)接中受益。

人們期望電子器件能夠在任何時間、任何有需要的地方工作。這些器件不分晝夜地通電運作——開啟線上會議、播放人們喜歡的電視節(jié)目并使人們相互連接。

德州儀器副總裁暨升壓與多通道/多相位DC-DC產(chǎn)品線總經(jīng)理Cecelia Smith稱：“我們當前的環(huán)境與通過技術來實現(xiàn)的彼此之間的可訪問性息息相關。想象一下你每天多么依賴筆記本電腦和智能手機，以及通過云服務器實現(xiàn)的視頻會議應用。這些都需要更高效的電力輸送?！?/p>

即使在新冠疫情期間企業(yè)普遍轉為在家辦公之前，美國近一半的勞動力正在遠程辦公——對數(shù)字服務和高效數(shù)據(jù)檢索以及存儲的需求大幅飆升。包括汽車電動化、5G的上線應用、能源電網(wǎng)不斷增長的需求等市場趨勢增加推動了對數(shù)據(jù)和電源的需求的增長。

更高的功率密度——將更多電源封裝到更小空間并提高效率——是改善電子器件、加強數(shù)字連接、改善駕駛體驗等的關鍵。

我們?nèi)绾瓮ㄟ^開發(fā)新工藝、封裝和電路設計技術突破功率極限。

德州儀器高壓電源解決方案副總裁Steve Lambouses稱：“用更少的電源完成更多的任務至關重要，因為我們對數(shù)據(jù)和更連接器件的需求不會減緩。改善功率密度是每個市場的關鍵問題，例如5G系統(tǒng)的上線或電動汽車和混動汽車的日益普及。人們期望看到例如數(shù)據(jù)下載速度或每次充電的車輛續(xù)行里程等性能的顯著提高，但不希望看到電池尺寸或功耗的增加。同時也期望新技術更可靠、成本更低?！?/p>

半導體技術可通過以下三種方式讓電源工作更智能、適應更小空間，從而改善我們的生活： 

同等空間下更高效的系統(tǒng)

為互聯(lián)網(wǎng)搜索提供動力、保護電子郵件免受病毒攻擊并支持視頻通話的數(shù)據(jù)中心正在向50000平方英尺及更大的尺寸發(fā)展。有限的可擴展空間讓工程師面臨著更大的挑戰(zhàn)。

德州儀器降壓DC/DC開關穩(wěn)壓器副總裁Mark Gary稱：“隨著在家辦公模式的普及，企業(yè)的計算需求正在激增，這也加大了對額外云空間的需求。數(shù)據(jù)中心需要越來越多的電源，但服務器機房內(nèi)的機架尺寸并沒有改變，我們必須在更小空間中獲得更多電源?！?/p>

同時，由于較高的溫度會增加運行成本、干擾網(wǎng)絡信號、導致器件過早失效，散熱也變的至關重要。在經(jīng)過對于同一器件上近十年的不斷創(chuàng)新——每次改進都基于上次改進——降壓開關穩(wěn)壓器團隊推出了 電源芯片 。工程師可將其堆疊在一起以獲取更多電源，同時散布熱量。

Mark稱：“自2011年推出首款系列產(chǎn)品以來，相同的占地面積內(nèi)的功率密度已發(fā)展至翻番。這對于數(shù)據(jù)中心市場以及5G的基站市場意義非凡。我們需要能夠為路燈和電線桿——5G網(wǎng)絡的骨干——上的小型無線電接入點提供更多電源，在不增加其尺寸的前提下實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸?！?/p>

更高效的氮化鎵，更經(jīng)濟實用的電子產(chǎn)品

想象一下在美國各地電線桿上成千上萬個5G無線電接入點，每個接入點都有一個風扇來冷卻控制鄰域互聯(lián)網(wǎng)連接的電源。每次風扇停止工作時，都必須調(diào)動維護人員，以恢復連接并正常運行。

任何電源管理系統(tǒng)的主力都是一個可快速開關電源的電氣開關。 氮化鎵 （GaN）的開關頻率比硅高得多，提高效率的同時減少了電源所需總空間，還能消除用風扇冷卻的需求。

Steve稱：“氮化鎵可實現(xiàn)更小型、更高效、更可靠的電動汽車、工業(yè)系統(tǒng)、醫(yī)療器械、消費電子產(chǎn)品以及航空航天和國防系統(tǒng)，生產(chǎn)成本更低?？蛻裟茉诓辉黾映杀净虺叽绲那闆r下將其電源輸出提升兩到三倍?！?/p>

空間的減少會產(chǎn)生連鎖反應：更少的物理材料、器件以及更多的解決方案集成將會降低成本。這將進一步轉化為更經(jīng)濟實用、更高效的電子產(chǎn)品，同時也有機會增加更多功能，改善用戶體驗。

Mark稱：“許多市場正在推動對諸如氮化鎵技術之類的功率密度創(chuàng)新的需求。在汽車領域，氮化鎵有潛力實現(xiàn)越來越小的電子產(chǎn)品，以減輕汽車重量和成本，從而幫助汽車制造商滿足對提高燃油經(jīng)濟性和減少二氧化碳排放的需求?！?/p>

小芯片，大方案

對于將更多電源裝進更小空間——例如醫(yī)療器械、遠程傳感器或測試與測量儀器——的需求使得集成組件至關重要。

例如，醫(yī)療患者監(jiān)護儀需要使用能能人員免受危險電壓影響并降低電磁干擾（EMI）——一種所有電子器件發(fā)出的信號都會相互干擾的現(xiàn)象——的組件。

指甲大小的 芯片 可實現(xiàn)雙重任務：將患者與電源隔離開以及減少EMI而無需額外組件，能顯著減小周圍的電路尺寸。

Steve稱：“我們的集成變壓器解決方案降低了EMI，這是一個客戶需要花費大量成本來解決的重大問題?，F(xiàn)在，他們不必花費額外的成本或占用更多的空間，進而不必設法在更小器件中布置更密集的解決方案。”

這意味著便攜式和可穿戴式健康監(jiān)護儀將成為現(xiàn)實，為患者提供了更大的移動自由。

Cecelia稱：“能夠幫助全世界以更小的功率實現(xiàn)更多的任務令人興奮，這種挑戰(zhàn)在許多應用和市場中都是真實存在的。作為工程師，同時也作為消費者，我們都清楚對于更多數(shù)據(jù)、更多連接器件、更小占位面積和更低成本的需求。我們將提供電源管理解決方案來滿足這些需求和挑戰(zhàn)?！?/p>

降低功率器件的成本是一個事例。我們熱衷于通過半導體技術降低電子產(chǎn)品成本，讓世界變得更美好這種激情永不磨滅，我們會一直在集成電路領域開拓創(chuàng)新。每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎之上，使技術變得更小巧、更高效、更可靠、更實惠，從而實現(xiàn)半導體在電子產(chǎn)品領域的廣泛應用，這就是工程的進步。這正是我們數(shù)十年來乃至現(xiàn)在一直在做的事。