Renesas miniaturise le GaN 650 V

Le fabricant japonais lance un transistor GaN 650 V dans un boîtier de 8×8 mm refroidi sur les deux faces. Destiné aux alimentations 800 V des centres de données d’IA, il combine une résistance à l’état passant de 20 mΩ et un encombrement réduit de 57% par rapport à un modèle en boîtier TOLT de référence.

Renesas Electronics dévoile le TP65H020G4PLSGBD, un transistor au nitrure de gallium (GaN) de 650 V conçu pour les architectures d’alimentation haute tension des centres de données dédiés à l’intelligence artificielle. Ce composant exploite la technologie GaN Gen IV Plus du fabricant japonais et adopte un boîtier PQFN de 8×8 mm doté d’un refroidissement sur les deux faces (Dual Side Cooling, DSC). Une première dans l’industrie, si l’on en croit Renesas.

Avec la montée en puissance des racks informatiques, dont la consommation peut atteindre le mégawatt, la densité de puissance et la dissipation thermique deviennent des contraintes essentielles. Le nouveau boîtier évacue la chaleur par le dessus et le dessous du composant, réduisant de 10% l’impédance thermique côté supérieur. Par ailleurs, son empreinte est réduite de 57% par rapport à celle du boîtier TOLT de 10×15 mm utilisé comme référence.

© Renesas Electronics

Le transistor affiche une résistance drain source à l’état passant (Rds(on)) de 20 mΩ, parmi les plus faibles de sa catégorie selon Renesas, et peut fonctionner à une tension allant jusqu’à 700 V. Il vise notamment les convertisseurs DC/DC de bus intermédiaire qui abaissent le bus 800 V vers des tensions de 48 V, 12 V ou 6 V, ainsi que les systèmes de batteries et les bancs de condensateurs intégrés aux racks d’alimentation.

La technologie intègre une faible charge de grille, une faible capacité de sortie et une diode de roue libre à récupération inverse minimale. Sa tension de seuil permet un fonctionnement sans polarisation négative de grille. Le composant peut être commandé par un pilote de grille en silicium standard et commuter à des fréquences de l’ordre du mégahertz, afin de réduire la taille des composants passifs et le coût global de l’alimentation.

« Avec ce premier composant GaN 650 V de l’industrie refroidi sur les deux faces, nous réduisons considérablement l’encombrement de ce type de produits. Les concepteurs peuvent ainsi faire transiter davantage de puissance par le bus intermédiaire sans repenser la carte ni ajouter de matériel de refroidissement. Et comme il conserve la simplicité d’utilisation du pilote de grille en silicium déjà employé par les clients, la mise à niveau est extrêmement simple », explique John Wiggenhorn, directeur principal de la ligne de produits GaN haute tension chez Renesas.

Des résultats validés sur une conception de référence

Renesas a évalué le composant dans une conception de référence de convertisseur LLC de 6 kW, abaissant une tension de 800 V à 48 V et piloté par un microcontrôleur RA6T3. Le système atteint une densité de puissance de 2,6 kW/pouce³. Les essais font état d’un rendement à pleine charge supérieur de 0,21% à celui d’une carte comparable utilisant un boîtier TOLT. Des conceptions de référence pour les conversions 800 V vers 12 V et 6 V reposent également sur cette plateforme.

Développé avec des clients du secteur des infrastructures d’IA, le boîtier PQFN doit aussi faciliter l’approvisionnement grâce à une empreinte conforme aux standards de l’industrie. Renesas associe le transistor à ses contrôleurs auxiliaires, pilotes de grille et microcontrôleurs pour proposer une offre complète d’alimentation 800 V.

Le composant est d’ores et déjà disponible en échantillons auprès de Renesas. La production en série est quant à elle prévue pour la mi-2027.

Principales caractéristiques:

• Référence : TP65H020G4PLSGBD.
• Technologie : transistor GaN Gen IV Plus, en mode D
• Tension : catégorie 650 V, fonctionnement jusqu’à 700 V
• Résistance drain-source à l’état passant : 20 mΩ
• Boîtier : PQFN de 8×8 mm
• Refroidissement : double face, par le dessus et le dessous
• Gain d’encombrement : 57% par rapport au boîtier TOLT de 10×15 mm
• Commutation : fonctionnement dans la plage du MHz, avec pilote de grille en silicium standard
• Applications : alimentations 800 V des centres de données d’IA, convertisseurs vers 48 V, 12 V et 6 V, systèmes de batteries et bancs de condensateurs
• Disponibilité : échantillons disponibles ; production en série prévue à la mi-2027