CEA-Leti
CEA-Leti發表新一代能量採集技術 推動無電池感測器進展
電子暨資訊技術實驗室(CEA-Leti)日前於ISSCC 2020上發表兩篇能量採集系統的論文,各自描述了一款30nW MPPT自相位調變SECE壓電能量採集晶片,以及無外接元件的電磁機械能量採集晶片。第一款晶片的能量轉換效率可達94%,能量頻寬則提高446%;第二款晶片的轉換效率則為95.9%,可收集的能量比現有技術提升460%。
首篇論文主要作者Adrien Morel表示,從振動中擷取能量的主要問題在於能量採集器的頻寬,其能接近採集器的共振頻率範圍較局限。事實上,振動頻率無法預測,其可能會隨時間變化,與能量採集器的固定共振頻率關係不大。
CEA-Leti日前於ISSCC 2020發布兩篇能量採集論文。
首篇論文主要聚焦於小規模(即人體內)應用的能量採集;第二篇論文則針對大型裝置,如家庭自動化(Domotics)及航空應用裝置。首篇介紹一個系統,透過光束上的壓電材料將振動能量轉為電能;第二篇論文則介紹了如何透過線圈中的振盪磁鐵,將能量轉為電能。
壓電能量採集IC的研究團隊設計一種自調變介面,可收集採集的能量,亦可彈性調整採集的共振頻率,使採集頻寬提升446%。能量採集與調諧為自主供電,兩者總功耗(約1µW)相較環境中振動(100µW至1mW)採集的能量至少低兩個單位,Morel表示該電路端到端效率高達94%,相較文獻中發現的其他電路,展現較高效率。
該機構發表的能量採集系統。
第二篇論文主要作者Anthony Quelen表示,超乎預期的95.9%端到端效率是能量擷取和轉化效率之間的關鍵因素,而實時輸入阻抗器可大幅提升採集效率;此外,使用採集線圈的新型升壓架構可將轉換效率最大化。該論文描述電磁能量採集器IC的製造過程,達到95.9%的最高端到端效率,且大幅降低物料成本,相較全橋式整流器,在週期性振動及衝擊模式中,能量擷取量分別比現有方案提升210%及460%。
能量採集可輔助或替代電池,讓感測器節點部署更不受限制,亦可加速無電池感測器開發,將其用於高溫等惡劣環境或人體及飛機難以接近之處。同時,本次低成本IC效率的最大化為推動部署多感測裝置於物聯網的關鍵因素。
Exagan進駐台灣 GaN電源晶片產業再添新面孔
氮化鎵(GaN)材料正在電源應用領域掀起革命,許多電源元件的老將新秀都已紛紛投入。來自法國的艾斯剛(Exagan)也宣布將在台灣設立其第一個海外據點,加速開拓亞洲市場。
艾斯剛執行長Frederic Dupont表示,亞洲是電源轉換跟電源供應器相關產品的研發、製造大本營,設立亞洲據點,對公司的發展非常關鍵。藉由在台設立銷售與應用中心,艾斯剛能更密切地與本地的客戶合作。
艾斯剛創立於2014年,背後有研究機構CEA-Leti與半導體材料公司Soitec的支持。該公司擁有自行開發的矽上氮化鎵(GaN on Silicon)製程技術,可以在標準的8吋晶圓廠製造。目前該公司除了提供以GaN為基礎的G-FET開關元件外,也已經開發出整合了驅動器和開關的G-Drive元件。主要的應用市場為電源供應器、馬達驅動、太陽能與車用電子。
艾斯剛亞洲業務總經理Ralf Kilguss表示,與其他IC設計公司相比,該公司最大的優勢在於擁有自己的製程技術,因此不像其他IC設計公司,只能依照晶圓廠提供的製程Library來進行晶片設計。這使得該公司的設計團隊得以開發出更差異化的產品,且有更多資源來解決設計上所遇到的問題,不會受到晶圓代工廠的限制。
目前艾斯剛主要的晶圓代工夥伴為X-Fab,品管跟測試則與TUV Nord Group合作。該公司的G-FET與G-Drive元件均已進入客戶送樣階段,預計在2019年開始量產。