Elektroniktidningen september 2022

Utges av Elektroniktidningen Sverige AB

adress: Persuddevägen 50A, 135 52 Tyresö

telefon: 0734-17 10 99 www.etn.se

bankgiro: 5456-3127

redaktion: Jan Tångring (ansv. utg.) Per Henricsson

medverkar i detta nummer: Göte Andersson, Jörgen Städje

grafisk formgivning och layout: Joakim Flink, typa jocke.flink@typa.se

annonser: Anne-Charlotte Lantz, 0734-17 10 99 | e-post: ac@etn.se prenumeration: webb: www.etn.se/pren e-post: pren@etn.se

Jan Tångring Bevakar inbyggda system, mjukvara, processorer, kort och skärmar. jan@etn.se | 0734-17 13 09

Per Henricsson

Bevakar test & mät, rf och kommunikation, produktion, FPGA, EDA och passiva komponenter. per@etn.se | 0734-17 13 03

Anne-Charlotte Lantz Ansvarar för sälj- och marknadsföring. ac@etn.se | 0734-17 10 99

© Elektroniktidningen 2022 13 Allt material lagras elektroniskt. 1102-7495

Organ för SER, Svenska Elektrooch Dataingenjörers Riksförening,

Tidningen trycks på miljövänligt papper av Stibo Complete.

omslagsbilden: Microelectronics ugnar i Norrköping för tillverkning

Upp till bevis för snabba fordonssensorn Det är många detaljer kvar att slipa på innan Terranets lasersensor är mogen för skarp trafik. Nya teknikchefen Nihat Küçük berättar om vägen mot skarpa samples.

Satelliter ger global mobiltäckning Telekomjätten Ericsson tar upp kampen med Elon Musk på satellitmarknaden med sin 5G-lösning.

De bygger Sveriges första GaN-fabrik Halvledartillverkaren Swegan i Linkö ping fick i somras ett stort kapitaltillskott och har startat bygget av en halvledarfabrik.

EXPERT: 2022 blir genombrottsåret för halvledare med brett bandgap Vi kommer att få se lanseringar många nya kraftaggregat (AC/DC och DC/DC) baserade på SiC- och GaN-komponener, skriver Patrick Le Fèvre på PRBX.

EXPERT: Från 400V till 800V i fordon Den högre spänningen löser en del av de problem som förknippas med elbilar inklusive räckviddsångest och långsam laddning, skriver Peter Vaughan på Power Integrations.

26

EXPERT: Elfärjans batteri behöver bara räcka till nästa hållplats Litiumtitanoxidbatterier (LTO) kan sänka den totala ägandekostnaden för vissa tillämpningar, som eldrivna färjor, skriver Volker Schumann på Toshiba.

EXPERT: Effektivare växelriktare gör elbilarna attraktivare Att öka battericellernas densitet och förbättra verkningsgraden i energiomvandlings processer är nyckeln för att utöka räckvidden och lindra räckviddsångesten, skriver Jonathan Liao på Onsemi.

Upp till bevis för Terranet

Elektroniktidningen har stämt av utvecklingen på svenska sensoruppstickaren Terranet. Dagens produktutveckling ska mynna ut i samples och därefter bli skarp produkt inom de närmaste åren.

Om du är ny inför Terranets sensor kan du läsa en faktaruta om den härintill. I korthet är det en sensor för säkerhet snarare än navigering. Den ska kunna ge tio gånger snabbare reaktionstid än lidar- eller kamerabaserade sensorer.

En laser som inte är skadlig för ögonen – det är en av de tekniska detaljerna som återstår att fila på.

Oj, det låter som en inte helt oviktig detalj. Men det som räknades i de första prototyperna var förstås att snabbt ta fram be vis för att konceptet fungerade. Då är det tillåtet att gena lite i kurvorna.

Audi, Mercedes och Bosch finns bland dem som fått sensorn demonstrerad. Nu vill de veta mer.

DÄRFÖR SYSSELSÄTTER sig Terra net just nu med att ta fram så kallade samples – mer realistiska implementeringar. Där test bilarna inte behöver en pc i

bakluckan och demonstrationer kan göras utan skyddsglasögon.

Efter samples ska det till slut vara dags för en industri designad skarp produkt, i samarbete med någon erfaren komponentleverantör.

– Vi kan inte bygga ett sådant system på egen hand. Utan vi kommer att licensera våra kon struktioner och vår mjukvara. Vi hjälper dem integrera och de hjälper oss att ta fram något som klarar fordonskrav – temperatur, vibrationer, och så vidare.

DET ÄR TERRANETS teknikchef Nihat Küçük som går igenom färdplanen med Elektroniktid ningen. Han fick jobbet för ett år sedan. Han har bland annat två startups i bagaget och tio år på Daimler, med projekt inom ADAS, navigering och mobilitet.

–Jag älskar utmaningen i en startup, säger han.

Våren 2021 intervjuade vi Nihat Küçüks föregångare som teknikchef: uppfinnaren Dirk Smits.

Han har sedan dess medgrun dat Summer Robotics, för att vidareutveckla sin teknik Voxel flow. Den är basen för Terranets teknik. Summer Robotics är nu en nyckelpartner för Terranet för

mjukvaruutveckligen.

Som fordonssensor kallas Voxelflow numera för Blincvision – för att den reagerar på ett ögon blick.

Terranet har ytterligare järn i elden men Blinc vision är det projekt som idag anses ha störst kommersiell potential.

Mycket jobb återstår, men Nihat Küçük hoppas att en färdig produkt ska finnas på markna den inom de närmaste åren.

DET HÄR ÄR exempel på vad Terranet ska uppgradera på prototyperna när de förvandlas till samples:

• Händelsekamerorna behöver högre upplösning. Kommersi ella kameror från exempelvis Sony räcker inte till ännu.

• Räckvidden ska upp ytterligare från dagens 20–25 meter.

• PC:n som kör algoritmerna ska bytas mot effektivare dedikerad hårdvara, optimerad för upp giften.

VAD GÄLLER komponenter som sändare, mottagare och beräk ningshårdvara lägger Terranet sina ägg i tre korgar: etablerade tillverkare, uppstickare med helt

ny teknik och egenut vecklade komponenter.

Partners inom områ den som laser, speglar och datorseende är hu vudsakligen europeiska företag.

Det har inte varit svårt att få dem intresserade, enligt Nihat Küçük.

– De tycker tekniken är extremt intressant. Jag kan tänka mig att vi kanske mot slutet av året kan avslöja vilka partners vi valt inom olika domäner.

En av de viktigaste utmaning arna tror sig Terranet huvudsak ligen ha klarat av: perceptions algoritmerna.

FÖRETAGET TROR PÅ DEM trots att de egentligen inte kunnat jobba mot äkta sensordata, eftersom varken slutgiltiga laser- eller kamerakomponenter finns på plats ännu. Istället har Terranet tränat på simulerade data från lidarkartor och körsimulatorer.

– Vi har därmed inte behövt vänta på ett sample. Vi har kun nat använda system som ligger nära vad vi förväntar oss.

– Men säkert kommer mjuk varustacken att behöva anpassas och kalibreras mot riktiga data.

ETH Zürich har den ledande forskningen inom händelse kameror och deras vetenskap liga publiceringar har varit en ovärderlig källa.

– Många av algoritmerna är patentfri forskning.

Då kan även konkurrenter plocka?

Blincvision lyser upp trafiken kring fordonet med laserstrålar och läser av ljuspunkterna med en ny typ av sensor som kallas händelsekamera.

En händelsekamera ser bara vad som rör sig. Sitt stilla så är du osyn lig. Men om nåt rör sig i synfältet börjar fotoceller i bildmatrisen ge nast lägga ut meddelanden på en databuss om att deras individuella ljusflöden ändrats.

Genom triangulering från två till tre händelsekameror transformeras deras egna skärmkoordinater till 3D-koordinater och en tidsstämpel som därefter analyseras i artificiella neuronnät. Rullande bollar och springande barn skapar olika ko

ordinatsekvenser. Näten levererar en klassificering med graderad säkerhet.

Bromssystem och styrsystem kan nu börja höja beredskapen. Samtidigt kan koordinaterna skickas till kamera eller lidar för att de ska kunna ta sig en närmare titt på området.

Till slut fattar självkörnings datorn ett beslut: svänga, bromsa eller köra vidare.

Så kan en systemlösning med Blincvision se ut i grova drag. Den är aldrig ensam sensor och den fattar inga beslut. Den är så att säga bara skeppets utkik som upptäcker pirat flaggan i horisonten och larmar besättningen.

En bil som kör i 50 km/h hinner

rulla kanske fem, sex centimeter innan Blincvision slår larm om en oväntad händelse i synfältet. Andra sensorsystem tar 10–15 gånger längre tid på sig.

Säkerhet i stadstrafik är fokus för Terranet. Lidartillverkare har 200 meter som räckviddskrav för att klara motorväg i mötande trafik. Men i 50 km/h händer inget på det avståndet som det är meningsfullt att ta säkerhetshänsyn till. Så 35 meter räcker.

Är du mer intresserad av tekniken kan du läsa Elektronik tidningens artikel från 2021 om händelsekameror på etn.se/68248 och en intervju med uppfinnaren Dirk Smits och hans Voxelflow på etn.se/67980

– Bra fråga! Men händelse kameror används mer inom konsumentprodukter efter vad vi ser idag, och industriellt. Ingen använder dem för datorseende inom automotive. Vi ser inga konkurrenter där än.

Personalen ska växa. Terranet anställer hård- och mjukvaru utvecklare och ML-experter.

Det sistnämnda är en brist vara.

– Där är det svårt att hitta bra folk. Tillväxten har fått bli lite organisk – via folk vi känner.

Nasa väljer Risc V som superprocessor i rymden

En tolvkärnig Risc V-processor i design av amerikanska Sifive kommer att fungera som processor för högprestanda beräkningar i Nasas framtida rymdexpeditioner.

Det berättar ett pressmedde lande från Sifive, som beskriver Risc V som Nasas ”go-to-ekosys tem” för kommande rymdresor – från månen till Mars.

Den nya generationen rymd processor som Nasa har beställt heter HPSC (High-Performance Spaceflight Computing). Den innebär ett enorm lyft i prestan da jämfört med vad som används idag och som utvecklades för tre decennier sedan: 100 gånger mer beräkningskraft.

HPSC använder tolv Sifivecpuer där Sifive avslöjar att åtta av dem är av en modell kallad X280 som stöder Risc V:s vektor tillägg och Sifives egna tillägg för

maskininlärning och AI. Närmare bestämt kommer Sifive att leverera X280 till ett delsystem för beräkningar som används i HPSC.

UPPDRAGET att utveckla HPSC i sig har gått till amerikanska Microchip, som berättar att också europeisk rymdindustri är välkommen att använda HPSC när den är klar.

Det som är speciellt med rymdprocessorer är att de behöver kunna leverera korrekta resultat trots att deras ettor och nollor då och då förvrängs av samma strålning som skapar mutationer i astronauters DNA.

Sifive får sägas vara det ledande designbolaget i Risc Vekosystemet, grundat av några av Risc V-arkitekturens skapare.

Svenskt finger med i spelet när Nasa valde Risc V

Efter Esa har nu även Nasa bestämt sig för att Risc V är rätt cpu-arkitektur för rym den. Men hade det inte varit för ett svenskt rymdbolag hade Risc V inte kanske ens varit med i Nasas uttagning – kanske. Såhär gick det till, enligt uppgifter till Elektro niktidningen.

Nasa har nyligen bestämt att en Risc V-processor ska ersätta den Power PC-processor som varit standard i rymdexpedi tioner under de senaste två decennierna.

Risc V är en relativt ny öp pen arkitektur som snabbt nått flykthastighet i flera nischer. Och nu har alltså Nasa funnit att den är av det rätta virket.

Därmed följer Nasa hack i häl på Europa. För det europeiska rymdekosystemet har redan anammat Risc V. En processor från svenska Cob ham Gaisler gjorde nyligen sitt rymddop i ett test av rymdor ganisationen ESA, och det var inte Risc V:s första rymdresa.

COBHAM ÄR ett väletablerat ledande bolag inom rymdcpu:er och var före Sifive – en av vinnarna av Nasas order –med att erbjuda en Risc V för rymdbruk.

Men när Nasa bad om of ferter på en ny rymdprocessor, så fanns faktiskt Risc V från

början inte ens med som alter nativ. Utan enbart den privata riscarkitekturen Arm.

Den europeiska rymdflyg styrelsen ESA har länge jobbat med Cobham Gaisler för att koordinera användningen av Risc V i rymden bland europeiska institutioner och bolag. Det resulterade i att ESA informerade Nasa om att europeiska bolag redan hade tagit steget mot Risc V.

– Det hjälpte säkert till med att få Nasa att öppna upp offertförfrågan att också inklu dera Risc V, utöver Arm, säger Elektroniktidningens källa.

– Naturligtvis har även Microchip och Sifive lobbat för Risc V hos Nasa. Men stödet för Risc V från ESA går inte att underskatta.

SLUTRESULTATET har nu blivit att Nasa och ESA använder en gemensam cpu-arkitektur för rymdprocessorer. För Risc V innebär det ytterligare ett seger över Arm i kärnornas krig. För Europas och USA rymdindustri innebär det ett gemensamt ekosystem.

– Det kommer att öka utby tet av hårdvara och mjukvara, och samtidigt ge europeiska bolag bättre möjligheter att konkurrera på den amerikan ska marknaden.

Wolfspeed tiodubblar produktionen av SiC-wafers

Amerikanska Wolfspeed bygger en ny fabrik för tillverkning av kiselkarbid wafers i North Carolina, USA. Fabriken tiofaldigar kapaci teten och blir den största i världen, enligt företaget.

Den första fasen av den nya fabriken för 200 mm wafers ska komma i drift redan år 2024 och går på 1,3 miljarder dollar. Pla nen är att fortsätta bygga ut åt

minstone fram till år 2030 då den kan sysselsätta 1800 personer.

Skivorna är avsedda för före tagets halvledarfabrik i Mohawk Valley som togs i drift tidigare i år.

Wolfspeed räknar med regionalt och statligt stöd på en miljard dollar via bland annat det amerikanska Chips Act som nyligen klubbats.

Pappersbatteri för IoT-prylar

För ett år sedan tillverkades en första omgång med tusen superkondensatorer baserade på skogsråvara. Nu släpper Linköpingsföretaget Ligna Energy en kommersiell produkt kallad S-Power för bland annat små sensornoder.

Tekniken har rötterna i forskning på Linkö pings universitet och kan tillverkas i en rulletill-rulle-process. En tunn metallfolie beläggs med elektrodmaterialet och stackas sedan med en cellulosabaserad separator. Det aktiva materialet i den positiva elektroden består av kol och lignin, medan den andra sidan består av en annan organisk polymer, och kol.

Efter att ha bytt spår för snart två år sedan har Ligna satsat på superkondensatorer för trådlösa IoT-enheter.

Företaget lyfter fram att superkondensa torn blir ett miljövänligt energilager med en formfaktor som är tunn och flexibel. I många fall jobbar den ihop med någon form av energi-skördare.

En möjlig tillämpning är temperatur- och luftfuktighetssensor i byggnader där varje nod har en solcell och en S-Power.

SUPERKONDENSATORN är 47 × 44,4 × 0,8 mm med en vikt på 2,1 gram. Den håller 2,4 V med en kapacitans på 0,6 F. Energiinnehållet är därmed 0,48 mWh och det går att ladda den mer än 60 000 gånger.

Den som vill testa kan beställa provexemp lar från Ligna.

Växjöbolaget Micropower bygger ny batterifabrik

Micropower Group har vuxit ur lokalerna. Företaget bygger därför en ny anläggning i Växjö på 25 000 kvadratmeter som ska rymma kontor, utveckling och tillverkning. Företaget utvecklar och tillverkar modulära litium jonbatterier med tillhörande laddare för bland annat truckar.

– vidare. Vi har haft en fantastisk till växtresa åren fortsätta den utvecklingen framåt, säger företagets Torbjörn

All nuvarande verksamhet i Växjö hamnar under samma tak när bygget är klart år 2024. Initialt kommer 350 personer att arbeta där men anläggningen är förberedd att kunna byggas ut på den 92 000 kvadratmeter stora tomten.

PER HENRICSSON per@etn.se

Nu laddar vi inför hösten!

VI HADE KICK-OFF i början av september, och det betyder som vanligt att vi går igenom våra aktiviteter och planer i stort för året. Just nu är det stort fokus på vår kärnverksamhet och att hitta frivilliga som skulle kunna tänka sig att hjälpa till.

SER BESTÅR JU av styrelsen och ett antal arbetsgrupper som jobbar med skilda ting. Vi har redaktionsgruppen, som leds av Staffan Skogby, vår förra ordförande. Bland annat jobbar de med Elektro och datateknik, vår interna tid ning, och just nu sker arbetet med det nya numret. De har också hand om vår senaste bok, Telekomboken. Den har utkommit i två upplagor, med en tredje planerad att dyka upp under 2023. Om du inte har tittat i den så rekommen derar jag att logga in på SER och titta under Medlemsförmåner, där du hittar en länk till publikationen.

VIDARE HAR VI EN SEMINARIEGRUPP , för skapande av besök och föredrag, många via ZOOM t.ex. och så har vi planering av höstmöten och årsmöten. Gemensamt för att dessa grupper är att det finns utrymme för fler aktiva, så känner du att någon av dessa aktiviteter skulle vara intressant att engagera sig i, vänligen hör av dig till mig på: hans.nilsson@ser.se

VIDARE HAR VI JU ENGAGEMANGET med våra europeiska kollegor, via EUREL. Det är årsmöte nu i september och så kommer vi att få besök av EURELs ordförande i November. Alla aktiviteter för att stärka banden mellan oss och för att kunna dra nytta av allt det arbete som sker i Bryssel. Mer info kommer via Elektro och datateknik i oktober.

VAD GÄLLER KOMMANDE AKTIVITETER så kommer vi snart att ha höstmöte, närmare bestämt den 10 november, glöm inte att planera in det. Vi kommer att vara på KTH och mer information kommer snart på hemsidan.

Väl mött!

HANS NILSSON Ordförande SER Elektro- och Data ingenjörers Riksförening

Barnsligt enkelt

Kontakter för energilager Installera ditt energilagringssystem snabbt, säkert och kostnadseffektivt för applikationer upp till 1500 V - med jackbara batterianslutningar via strömskenanslutning eller via batteripolkontakt.

Dra nytta av fördelen med båda anslutningsteknikerna via fronten eller till strömskena på baksidan.

För mer information, besök phoenixcontact.com/EnergyStorage

Ericsson, amerikanska Qualcomm och franska Thales har satsat på den globala 3GPP-standard som blev klar tidigare i år, och som ska ge 5G via lågtflygande satelliter. För abonnenterna ska det räcka med en vanlig mobil som automatiskt kopplar över från marknät till satellitnät när täckningen för marknätet tar slut. Satellittjänsten ska få global täckning och ge samma tjänster som marknätet.

– 5G-abonnenten köper satellittjänsten av sin vanliga mobiloperatör och får då global täckning. Det kan bli en extra kostnad på en hundralapp per månad för abonnenten. I vart fall klart billigare än dagens de dikerade satellitlösningar, säger Per Synnergren, som arbetar på enheten för teknikstrategier hos Ericsson.

– Den nya satellitbaserade 5Gtjänsten blir en massmarknads

tjänst. Vi tror 20 till 30 miljoner abonnenter i hela världen köper tjänsten. Vår bedömning är att uppåt 75 procent av intäkterna kan vara från konsumenter och 25 procent från myndigheter och företag. Särskilt bilindustrin kan vara ett intressant segment för detta.

JUST NU PÅGÅR en tuff teknikstrid mellan världens ledande system leverantörer. Apple har lanserat en lösning som ingår i iPhone14 och bygger på satellitsystemet Globalstar. Apple kan vidareut veckla satellittjänsten och få en dominerande ställning. Förutom Apple bedömer Ericsson att SpaceX (Elon Musk), en kinesisk aktör och Ericssongruppens lösning kan dominera världs marknaden i slutet av detta decennium.

– Vi planerar att demonstrera det nya satellitbaserade 5Gsystemet i mitten av 2023.

Företaget har redan arbetat med standar disering och system utveckling för det nya satellitsystemet i två och ett halvt år.

– Vi bedömer att en kommersiell lansering av en ny satellittjänst som baseras på vår lösning kommer 2025 till 2026. Det är rimligt, säger Per Synnergren.

Införande av 5G via satellit med flera globala satellitoperatörer och utbyggnad i stora skala med hög kapacitet i sa tellitnäten borde kräva investeringar för ett antal hundra miljarder kronor. Elon Musk har presenterat sådana uppgifter.

Synnergren anger att Europa nu behöver en tung operatör som är beredd att investera i och driva ett globalt nät baserat på LEO-satelliter.

Samtidigt jobbar den europe iska rymdindustrin under ESA (European Space Agency) för att Europa ska ta fram ett globalt satellitsystem med LEO-satel

liter. Organisationen planerar bli en viktig delfinansiär för det kommersiella satellit system som Europa väljer.

– Arbetet startade 2019. ESA har ett ramprogram med namnet Space for 5G. Utveckling av LEOsatelliter för 5G är ett av de projekt som får stöd. Förslaget till budget för Space for 5G är 185 miljoner euro för de närmaste tre åren, säger Christian Hånberg, ex pert på statliga svenska Rymdstyrelsen.

ESA KAN BIDRA ekono miskt till att Europa bygger den första LEOsatelliten men det behövs privata pengar för att bygga resterande, hundratals satelliter för en LEO-konstellation som får global täckning.

– Det finns strategiska fördelar för Europa att ha ett eget LEOsatellitsystem med huvud sakligen europeiska ägare, säger Christian Hånberg.

Elektroniktidningen har också pratat med experter som pekar på några kritiska frågor. – Jag är skeptisk till att LEOsatelliterna verkligen har så bra prestanda, att de klarar kommu nikation med 20 millisekunders fördröjning. Jag bedömer att länkbudgeten är sämre och att det blir svårt att klara alla vanliga mobiltjänster med tillräcklig kvalitet, säger Tommy Ljung gren, telekomexpert, Ljunggren Consulting.

Han tror också att Starlink och andra satellitoperatörer som väljer proprietär teknik får svårt att konkurrera med satellit system som baseras på 3GPPstandarden.

– Tack vare ESA:s stöd till utveckling av ett europeiskt LEO-system för 5G kan Europa få ett eget satellitsystem som kan konkurrera på världsmarknaden, säger Ljunggren.

Ericssongruppen och den kinesiska telekomindustrin satsar på att använda den glo bala 3GPP-standarden medan SpaceX och många andra satsar på proprietär teknik.

Små men många

Det är bara några år sedan som dörren öppnades för LEO-satelliter. År 2019 nåddes en global överenskommelse inom ITU (Internationella Teleunionen) som innebär att det nu finns juridiska möjligheter att via lågflygande satelliter erbjuda 5G-tjänster och andra telekom tjänster med global täckning.

LEO-satelliter har en omloppsbana som ligger på mellan 500 kilome ters och 2 000 kilometers höjd över jorden. Det kan jämföras med tra ditionella GEO-satelliter som ligger på 36 000 kilometers höjd.

Elektroniktidningen har pratat med experter på den statliga myn digheten Post- och Telestyrelsen (PTS). PTS har uppdrag att följa den tekniska utvecklingen på telekom marknaden.

Fördelen med LEO-satelliterna är att de kan erbjuda 5G-tjänster till vanliga massproducerade smarta telefoner med låg fördröjning, 20 till 30 millisekunder, i bästa fall ännu lägre fördröjning, anger PTS experter. LEO-satelliterna kan söm löst integreras med markbaserade 5G-nät. Detta innebär att de mobil nätstjänster som idag erbjuds till flera miljarder mobilabonnenter via 4G-nät även kan erbjudas via LEO-satelliter. Och även de flesta

5G-tjänsterna. De mest krävande 5G-tjänsterna med extremt låg fördröjning kan LEO-systemen dock inte klara.

Radiofrekvenser och rymdpo sitioner är reglerade av varje stat för sitt territorium. Alla operatörer av ett LEO-system behöver därför tillstånd från statliga myndigheter för att kunna driva sitt system. USA kan inte ge en amerikansk operatör tillstånd att driva ett LEO-system över Kina. Kina kan inte ge en kinesisk operatör tillstånd att driva ett LEO-system över USA. Den operatör som vill erbjuda en global 5G-tjänst via satellit till alla världens länder (över 190 länder) behöver därför många tillstånd.

PTS experter pekar på att USA via Starlink ligger tidigt ute när det gäller att skjuta upp en större LEOkonstellation men också när det gäller tillgång till koordinerade.

Just nu är det Elon Musk som ligger i täten med att etablera en LEO-konstellation. Hans företag SpaceX ska enligt planerna börja skjuta upp nya LEO-satelliter nästa år och målet är global täckning med cirka 40 000 satelliter. Musk har redovisat planer på att inves tera cirka 30 miljarder dollar fram till 2030 i operatören Starlink som driver satellitkonstellationen. För någon vecka sedan presenterade

upp sig via satelliter

den amerikanska 5G-operatören T-Mobil sitt samarbete med SpaceX och Starlink. Abonnenter hos amerikanska T-Mobil ska få tillgång till SpaceX mobilsatellittjänster inom och utanför USA. T-Mobil ägs av tyska operatören Deutsche Telekom.

En europeisk aktör som vill kon kurrera med Elon Musk behöver tillgång till satellitsystem, en drift organisation och internationellt koordinerade frekvensresurser. Framför allt behövs kapital som kan vara i klassen flera hundra miljarder kronor. Det behövs en aktör som är beredd att ta risker. Under de senaste 40 åren är det många nya satellitprojekt som har lanserats men alla har inte lyckats.

PTS experter påpekar att det handlar om en stor investering med idag ett osäkert affärsfall om man vill skjuta upp en konstellation som möjliggör mobilt 5G bredband via lågflygande satellit. Det finns en klar ekonomisk risk för den som vill konkurrera med Starlink.

Det finns ett antal aktörer i Eu ropa som nu satsar på LEO-satelliter. En av dem är Eutelsat som skulle kunna bli operatör för ett europaba serat globalt LEO-nät. Företaget dri ver redan satellitnät riktade framför allt till Europa och är nu på väg att upphandla ett eget LEO-system.

I Norrköping växer fröet till

Det har tagit sin tid men nu håller halvledartillverkaren STMicroelectronics på att växa ur fabrikslokalerna i Norrköping. Där tillverkas kiselkarbidwafers, de skivor som utgör basen för kraftkomponenter som framför allt används i invertrar till elfordon.

Det märks redan när vi svänger in på parke ringen, den är numera är välfylld. Liksom cykelstället. På baksidan av fabriksbyggnaden står ett antal baracker från Cramo som fung erar som extra kontor. Matsalen ligger i en tillbyggnad som blev klar i somras. Utrymmet under fabriken håller på att inredas för att kunna husera en del av infra

strukturen och inne i fabriken är det proppfullt.

– Vi köpte tomten och bygg naden i år och vi diskuterar med kommunen om att köpa mer mark här intill, berättar Carlo Riva när han visar runt.

Carlo Riva har ett övergri pande ansvar för kiselkarbid på STMicroelectronics. Han har tidigare arbetat på företagets halvledarfabrik i Agrate nära

Milano, men flyttade till Norrkö ping i samband med att ST köpte Norstel år 2019.

Vägen dit kan nog bäst beskri vas som en berg- och dalbana. Staten fick gå in med sitt risk kapitalbolag Fouriertransfom när de ursprungliga riskkapita listerna gav upp. Via en kortvarig kinesisk ägare blir det nu ST som får skörda frukterna av tre decenniers träget gnetande med att minska antalet defekter i kiselkarbidskivorna så att kva liteten blir tillräckligt bra för att duga till kraftkomponenter.

Utvecklingen har gjort om start tre gånger och varje gång har det gått snabbare att ta stegen

från små dimensioner (2 eller 4 tum) upp till en storlek som är användbar i kommersiella processer (4 eller 6 tum) utan att antalet defekter ökar dramatiskt.

– Vi fokuserade på kvalitet och när vi fick fram bra sextums skivor år 2017 började vi få uppmärksamhet från kunderna, säger utvecklingschefen Alex

De sex största tillverkarna av kraftkomponenter i kiselkarbid

Region Företag 2020 M$ 2021 M$ Tillväxt 21/20 procent Europa ST Microelectronics 290 450 55 Europa Infineon 110 248 126 Nordamerika Wolfspeed 108 165 53

4 Asien Rohm 103 108 5

5 Nordamerika Onsemi 55 78 43

6 Asien Mitsubishi 26 28 8

ST är överlägset störst på kraftkomponenter i kiselkarbid, enligt analyshuset Yole Développement. Omsättningen låg strax under 500 miljoner euro i fjol vilket är ungefär dubbelt så mycket som tvåan, Infineon.

ST:s mål för 2022 är 700 miljoner euro. År 2024 – ett år tidigare än de ursprungliga planerna – ska det vara över en miljard euro. Siffran är inte orimlig,Yole Développement spår att marknaden växer med 34 procent per år fram till 2027 då den är värd 6,3 miljarder dollar.

I skrivande stund är en dollar i princip lika mycket värd som en euro. YOLE

Ellison som varit med sedan starten.

Idag skeppas sextumsskivor från STMicroelectronics Silicon Carbide AB – som är det offici ella namnet på Norrköpingsfab riken – till koncernens fabrik i Catania där det tillverkas dioder och MOSFET:ar för krafttillämp ningar. Företaget har nyligen adderat en andra fabrik för kisel karbidkomponenter i Singapore för att möta den snabbt växande efterfrågan.

– Vi har över 80 kunder varav 20 är biltillverkare. 75 procent går till fordon medan 25 procent är industritillämpningar, säger Carlo Riva.

De första skivorna på åtta tum levererades sommaren 2021 och planen är att helt gå över till åtta tum under andra kvartalet nästa år.

EN SAK SOM SKILJER kiselkarbid från annan halvledartillverkning är den vertikala integrationen hela vägen från wafers till kaps ling. Det hänger dels samman med möjligheten att få bättre kontroll på kostnaderna plus att tekniken är förhållandevis omogen jämfört med kisel där ingen skulle komma på tanken att tillverka egna substrat.

I kiselkarbidvärlden är sub straten inte en standardprodukt

utan har olika egenskaper bero ende på vem som tillverkat dem. Faktisk kommer varje wafer med en karta över de defekter som upptäckts under testningen.

Dessutom sker fortfarande den överväldigande majoriteten av all produktion på sextumsski vor. Utveckling av maskinerna som behövs för att tillverka på åtta tum pågår parallellt med att den produktionen håller på att rampas upp.

– Idag går det nästan inte att köpa åttatumsskivor.

– Målet är att våra egna fabri kiselkarbidkretsar

Dessutom är antalet leverantö rer få. När det gäller substrat till kraftkomponenter finns egent ligen bara två, Wolfspeed och

SiCrystal som ägs av Rohm. Så för att minska beroendet förvär vades Norstel som ST samarbetat med under ett antal år.

Affären skedde i två steg. I början av 2019 köptes 55 procent och när sextumsskivorna visat sig hålla måttet resterande 45 procent i november.

Redan året efter, 2020, började fabriken leverera sextumsskivor för kommersiell produktion i Catania på Sicilien.

Där kommer också de stora volymerna att tillverkas i den nya fabriken som är under uppfö rande. Pilotproduktionen ska komma igång redan nästa år.

ker ska stå för 40 procent av vårt behov år 2024.

Sedan övertagandet har ST adderat så mycket nya maskiner för 200 mm-skivor att fabriken i Norrköping numera är fylld till bristningsgränsen trots att myck et av den äldre maskinparken lyfts ut. Bara en epitaximaskin från före detta Epigress finns kvar från starten 2006 men dess dagar är räknade.

Själva tillverkningen av kristallerna pågår dygnet runt medan övriga delen av fabriken kör tvåskift. Inklusive utvecklare och administrativ personal har det vuxit till 76 personer.

– Vi behöver bli fler men det är svårt att hitta personal. Det gäller särskilt för de med materialkun skap.

Dessutom finns ett tiotal perso ner från STMicroelectronics SiC tillverkning i Catania på plats för att lära sig processen, plus andra personer från ST som är i Norr köping i upp till ett halvår.

När den nya fabriken är i full drift om några år kommer Norr köping framförallt fokusera på så kallade seed wafers, de skivor som

används som bas när man växer de ”puckar” som sedan skivas upp i wafers. Seed wafers som måste ha extremt få fel i kristallstruktu ren eftersom dessa fortplantar sig genom varje lager som adderas och slutresultatet därför inte blir bättre än utgångsskivan.

Dessutom ska Norrköping syssla med vidareutveckling för att snabba upp tillverkningspro cesserna och sänka energiför brukningen, men också ta fram nya metoder för att skapa kisel karbidwafers. I uppdraget ingår också att titta på andra material med stort bandgap.

Trots att Norrköping inte gör någon kommersiell epitaxi (tunna skikt på wafern) så står en splitter ny maskin i ett hörn.

– Vi behöver den för att kunna utvärdera kvaliteten och för ett EU-projekt vi är med i.

I fjol återupptogs utvecklingen av semiisolerade kiselkarbidwa fers för rf-komponenter. Man började med fyra tum och tog steget till sex tum i juli. Planen är att snabbt fortsätta till åtta tum.

FABRIKEN

Finska Okmetic var delägare och drivande vid bygget av fabriken år 2005-2006. Den blev layoutmässigt en kopia av företagets fabrik i Vanda, utanför Helsingfors, som bland annat gör wafers för mems-komponenter.

Fabriksdelen finns därför i mit ten av byggnaden med det mesta av infrastrukturen på våningen ovanför. Normalt är annars att den återfinns i källarplanet under renrummet.

Under resans gång har man också bytt tillverkningsmetod från HTCVD (High Temperatu re Chemical Vapor Deposition) till sublimering.

– HTCVD har lite andra gaser än vi behöver idag. De används visserligen för epitaxin men inte alls lika mycket, säger Niclas Karlsson, som är produktionschef.

Den som förväntat sig att per sonalen går runt i rymddräkter blir besviken. Bara tvättningen av de färdiga skivorna görs i ett renrum av klass 1000. Ugnarna som utgör hjärtat i fabriken behöver inte den renheten.

I motsats till kiselkristaller (ingots), som börjar med en liten diameter och liknar en vinflaska när de är färdiga, ser kiselkarbid kristaller mer ut som en kraftigt förstorad ishockeypuck. Det beror på att man utgår från en wafer av rätt dimension som är så perfekt som möjligt (kallas seed wafer och finns inte att köpa på den kommersiella marknaden).

Rent praktiskt monteras seed wafern på en bärare av grafit i en egenutvecklad process som han terar de spänningar som uppstår när de två materialen värms upp till över 2000 grader. Arbetet görs numera av en robotcell för att hantera de större volymerna och samtidigt få jämnare kvalitet.

PAKETET MONTERAS i ugnen medan argon och kvävgas skapar rätt miljö för det förångade ma terialet (kisel och kol) som sedan kondenserar på wafern.

Genom att styra gasflöde, tem peratur och tryck (vakuum) går det att reglera tillväxthastigheten och därmed hålla nere antalet fel i kristallstrukturen.

Tillväxthastigheten är inte mer än 0,1 till 1 mm per timme så en färdig kristall tar över två dagar att tillverka. Ska man göra en seed wafer är processen ännu mer långdragen för att minimera antalet fel i kristallstrukturen.

Tillverkningen sker dygnet runt i ugnarna, som står sida vid sida. Laddning och uttag sker från framsidan medan service görs från baksidan. En hel del arbete har lagts ned på

att automatisera processen, men ugnarna går inte i fas. En kan laddas medan en annan håller på att kylas ned. Dessutom finns ugnar för både sex och åtta tum.

Nästa steg är att svarva ingoten så att den blir perfekt rund, i en maskin som utvecklats tillsam mans med leverantören. Därefter skapas en referens för maskiner na som ska tillverka komponen terna genom att slipa av en bit av långsidan eller skapa ett spår.

Innan det kan göras måste kristallen röntgas för att fastställa orienteringen av gittret.

Därefter sågas den upp i skivor vilket även det är en mekanisk process. Tekniken har vissa likheter med en äggskivare men trådarna dras fram och tillbaka samtidigt som de för med sig en oljig diamantsörja medan de äter sig ned genom materialet.

Det finns också en metod där man skapar en skiva i taget med en laser.

Därefter sker test och inspek tion vilket ger en individuell rapport för varje skiva med olika feltyper.

– Vi har implementerat ett MES-system (Manufacturing Execution System) för att hålla reda på allt, säger Carlo Riva.

Det kan vara allt från rent kos metiska saker till fel som kom mer att göra att en komponent som hamnar där inte fungerar. Att skivorna blir olika hänger samman med att det kan uppstå nya fel i kristallstrukturen för varje lager, som sedan följer med i varje nytt lager som adderas.

I extremfallet kan gittret ändras från 4H till 6H från ett atomlager till ett annat, vilket gör att skivorna inte fungerar för kraftkomponenter.

Därefter sker en kemisk-meka nisk polering och slutligen tvätt innan de kan packas i kassetter för transport till fabriken i Italien eller till samarbetspartners.

Fantastiska kiselkarbidsubstrat från Kista

De gör fantastiska sub strat i kiselkarbid med väldigt få defekter, säger en person som inte vill skylta med sitt namn.

Alla jag pratar med är entusi astiska men säger egentligen inte mycket mer än att processen som Kisab håller på att kommersia lisera ger wafers med väldigt få defekter till ett lågt pris.

Basplansdislokationer, fel i kristallstrukturen, är ett problem som plågat kiselkarbidbranschen under alla år. Det har visat sig

svårt att helt och hållet eliminera dem även om processerna för att tillverka den puck, på fackspråk kallat boule, som sedan skivas upp i wafers, sakta blivit bättre.

DESSUTOM FÖRSÖKER man isolera de som är kvar med ett spärrskikt mellan wafern och epitaxiskikten som läggs ovanpå. Trots det har de en förmåga att ta sig igenom och förstöra komponenten. I värsta fall händer det först efter en tids användning.

Färre fel ger bättre yield och

dessutom möjligheten att göra komponenter med större yta.

Enorma belopp har plöjts ned för att lösa problemet och idag har man kommit så långt att sextumsskivor är standard i kommersiell produktion, med åtta tum hack i häl. Den svårbe mästrade tekniken har gjort att tillverkarna är få samtidigt som elektrifieringen ökar efterfrågan snabbt på kraftkomponenter i kiselkarbid.

Dessutom har defekterna gjort att man hållit sig till komponenter

med liten yta samtidigt som man begränsat strömmarna och spän ningarna för att få en rimlig yield.

Kiselkarbid i Stockholm AB, eller Kisab, har därför en gyllene chans om företagets disruptiva tillverkningsmetod håller måttet.

NAMNET TILL TROTS har företaget rötterna i Linköping där uni versitetet forskat på kiselkarbid under många decennier. Bland annat har arbetet lagt grunden till den process som används av ST Microelectronics (före

detta Norstel) för att tillverka kiselkarbidsubstrat i fabriken i Norrköping.

Medan Norstel grundades år 2005 är Kisab betydligt yngre. Företaget grundades så sent som 2017 men har kommit långt med att kommersialisera en annan tillverkningsmetod än den ST använder. Kisabs metod baseras på forskning som professor Rositsa Yakimova – expert på kristalltillväxt – och hennes grupp på Linköpings universitet arbetat med under många år.

Metoden kallad Fast Sublima tion Growth Process – Mono crystalline eller FSGP-M och ger enligt Kisab princip inga basplansdislokationer på en sextumsskiva.

Den korta förklaringen är att tillväxten sker från en plan yta som inte ändrar form under tillväxtprocessen. Därmed bildas det ytterst få basplansdis lokationer och det skapas inte heller några interna spänningar i pucken.

Dessutom är processen energi snål och snabb. Enligt Kisab handlar det om halva energiför

Precis som namnet avslöjar består kiselkarbid av kisel- och kolatomer som kopplas samman på olika sätt beroende på vilka egenskaper som eftersträvas.

För kraftkomponenter har 4H (samma antal kubiska och hexa gonala kopplingar) blivit standard. Det beror på att materialet då har samma mobilitet i horisontell och vertikal led.

Skivor i kiselkarbid har betydligt fler fel i kristallgittret än motsvaran de i rent kisel. Vissa fel är rent kos metiska medan andra är förstöran de och leder till att komponenter som hamnar just där inte fungerar. I värsta fall sker det dessutom efter en tids användning.

brukningen samtidigt som det går fyra gånger så snabbt.

SOM GRÄDDE PÅ MOSET är det tekniskt möjligt att bygga om existerande pulverbaserade reaktorer till Kisabs metod med snabb sublimering.

Företaget har idag en teoretisk kapacitet att tillverka 18 000 sexeller åttatumsskivor per år i Elec

Det här har lett till att kompo nenterna sällan är större än en halv kvadratcentimeter för att ett rimligt antal ska fungera. För att krångla till det ytterligare är olika komponen ter olika känsliga. Från dioder över MOSFET:ar till bipolära transistorer, som är känsligast.

För en sextumsskiva av typen 4H polytype och 4° orientering som är färdig att belägga med epitaxiskikt uppfyller Kisabs material följande specifikation:

trumlabbet i Kista i en process som är helautomatiserad och kan köras dygnet runt. Den går att bygga ut till 56 000 skivor per år genom att addera fler reaktorer. Än så länge handlar det dock om mindre volymer sextums skivor till kunder som använder dem i kraftelektroniktillämp ningar och för utvärdering.

Planen är att gå upp till

Mekaniska egenskaper

Tjocklek i mitten: 350 µm.

Rundning (bow): <5 µm.

Skevhet (warp): <15 µm.

Variation i tjocklek (TTV): <4 µm. Resistivitet: 19,5–20,5 mΩ/cm.

Defekter

Micropipes (MP): <10 /wafer. Basplansdislokationer (BPD): Inga (Är fatala för bipolära transis torer med hög ström, kan fungera för MOSFET:ar med inte alltför hög ström).

Threading dislocation (TD): <4 000 cm2 på 90% av waferns yta. Killer defects: för 900 V är 99,5 procent av ytan utan defekter som dödar komponenten.

åttatumsskivor under första kvartalet nästa år.

Företaget, som är ett dotter bolag till japanska El-Seed, tog in närmare 80 miljoner kronor i början av september. Bland övriga ägare finns statliga Indu strifonden och Ikeakoncernen via Ingka Greentech.

Halvledartillverkaren

Swegan i Linköping fick i somras ett stort kapitaltillskott och nu börjar uppbyggnaden av en halvledarfabrik. Produktionen som hittills hållit tämligen låga volymer ska upp i storproduktion.

Vi kommer att bli en av få producenter i världen av hög kvalitativa galliumnitrid-påkiselkarbidskivor, marknaden ser lovande ut, Jonas Nilsson.

Han tog över som vd på Swegan för ett och ett halvt år sedan och har arbetat för att skif ta företagets fokus från forskning till kommersiell produktion, att göra bolaget investeringsbart och ta in de välkända hundra miljonerna.

Den process företaget ut vecklat kallas QuanFINE och har ett galliumnitridlager som bara är en tiondel så tjockt som konkurrenterna. Dessut om har man lyckats eliminera ett mellanskikt (buffertlager) vilket ökar både högfrekvensprestanda, minskar mängden defekter och förbättrar kylegenskaperna och därmed verkningsgraden, där produkten så småningom kom mer att hamna. En annan fördel med att göra lagret tunnare är att det går snabbare att tillverka, till en lägre kostnad.

Kunderna är främst företag inom mikrovågsvärlden, som vill tillverka mikrovågskretsar (MMIC) och transistorer för fasstyrd radar, satellitsystem och basstationer. Eller varför inte fasstyrda Starlinkantenner? Alla dessa är tillämpningar där man kräver hög pulseffekt och goda kylegenskaper för att kunna optimera konstruktionerna.

Swegan är redan en av de främsta tillverkarna i Europa och visionen är att bli den domine rande tillverkaren.

Hundra miljoner in Företaget förbereder nu bygget av en produktionsanläggning i anslutning till kontoret, ett stenkast ifrån Linköpings universitet, som i förstone ska ge en kapacitet på 1000 skivor i månaden, vilket skulle ge en årsomsättning på 200 miljoner

De bygger Sveriges

kronor. Fabriken beräknas stå klar inom ett år.

Skivorna kommer att ha dia metrarna fyra och sex tum, där fyra tum är den typ som används mest, medan trenden är på väg mot sex tum, eftersom de har ungefär dubbla arean och där med ger ungefär dubbla antalet slutliga kretsar per processteg.

– Vi har redan ett gott kund underlag, men räknar med att det ska öka markant framöver, menar Jonas Nilsson.

De befintliga kunderna köper skivor för att köra i sina fabriker, för att utveckla sina egna proces ser och för att kunna erbjuda tillverkningstjänster och färdiga kretsar till de kunder som inte har egna fabriker. De färdiga transistorerna kan sedan säljas till företag som gör militär radar, radiobasstationer och satellit telefoner.

Swegans skivor kommer att få en framtid inom två områden: mikrovågskretsar för exempelvis radar och i kraftelektronik för omriktare i elfordon och kraft aggregat. Initialt fokus ligger

emellertid på mikrovågstillämp ningar, eftersom denna marknad är prestandadriven och inte så priskänslig, medan markanden för kraftomriktare för elbilar och solcellsanläggningar är mera

GaN på tre sätt

Det går att tillverka GaN-wafers på tre sätt: av ren galliumnitrid, med tunna GaN-skikt på kisel karbidskivor och GaN på kisel skivor. Anledningen till att välja det tämligen dyra basmaterialet kiselkarbid är att det har goda värmeledningsegenskaper, vilket är viktigt när man skapar komponenter som avger hög effekt. Dessutom får man bättre högfrekvensegenskaper på kiselkarbidsubstrat än på kisel substrat. Måhända är materialet dyrt, men man tjänar ändå på att komponenterna drar mindre ström och kräver mindre kyl ning. Totalt sett blir det ändå en vinst för utrustningstillverkarna.

Söker man istället kompo nenter för laddare till datorer och mobiler är det istället galliumnitrid på kisel som gäller, den marknaden är mycket mera kostnadskänslig. Orsaken till by tet är att göra laddarna mindre och svalare jämfört med laddare baserade på kraftkomponenter i kisel.

första GaN-fabrik

prisdriven.

– I rf-förstärkare ger vårt ma terial högre uteffekt och högre ef fektivitet vilket i sin tur minskar systemkostnaden genom mindre kylbehov.

Processen

Processen är inte särskilt kom plicerad. Swegan köper kiselkar bidskivor och belägger dem med galliumnitrid i en reaktor man delvis utvecklat självt. Fyndigt nog kallas den för Gandalf.

Kiselkarbidskivorna kommer färdigpolerade från olika ställen, som Kina, Taiwan och USA. Tyvärr saknas en tillverkare i Europa. Visserligen finns före detta Norstels fabrik för sådant i Norrköping, men de tillverkar en annan typ av kiselkarbid och dessutom är de numera en del av ST Microelectronics och säljer inget på öppna markanden.

Beroende på vilken gatelängd kunderna vill ha i sina FETtransistorer anpassas materialet därefter. Vanliga gatelängder för högfrekvens är cirka 100 till 500 nanometer. Dagens kunder är vis serligen intresserade av alla typer av material som tillverkas, men 250 nanometer är ganska vanligt.

Spänningståligheten är givetvis viktig i omvandlarkon struktioner.

– Den är dubbelt så hög i vårt material som för gängse gallium nitrid, menar Jonas Nilsson.

För och emot Är det bättre med traditionella vertikala kiselkarbidtransistorer eller med de laterala man kan göra av Swegans material? Det beror på vem man frågar. Ska man göra mikrovågskretsar (MMIC) är det lateralt som gäller, eftersom man vill ha flera

komponenter bredvid varandra på samma krets, såväl som kapa citanser och induktanser.

Belackare menar att transis torer som slås av vid negativ gatespänning, (och är normalt påslagna vid ingen gatespän ning), ger låg robusthet inom kraftelektroniken. Swegans transistorer är normalt i ledande tillstånd och stängs av med negativ gatespänning, men det är bara en metodfråga för elektro nikkonstruktören.

Det handlar antingen om att slå på sina spänningskällor i rätt ordning, eller också kan man konstruera kaskodkopplade kretsar, alltså ha en mindre, lågspänd drivtransistor i serie med högspännings-högeffektstransistorn. Drivtransistorn kan göras snabb och billig. Denna typ av koppling får väldigt höga prestanda.

Det går dessutom trender i halvledare för radiofrekvens. Tidigare använde man LDMOStransistorer (laterally-diffused metal-oxide semiconductor) i effektslutsteg, men numera har man lämnat det och går mot galliumnitrid. Vid låga effekter används fortfarande gallium arsenid, men vid högre effekter vill man hellre ha galliumnitrid.

För kraftomvandlare ser man också en trend på markanden. Tidigare var det kiseltransistorer och IGBT:er som gällde, men idag är kiselkarbid standard i sto ra kraftomvandlare. Swegan vill emellertid tro att man fortsätter utvecklingen mot galliumnitrid. Den högre verkningsgraden ger i slutänden lägre systempriser. Det är en form av naturlig utveckling.

Ngenic har effekt: Slutsålt på smarta termostater

Elpriskrisen har fått Uppsalabolaget Ngenic att drunkna i beställningar på sin smarta termostat.

– Vi är helt överrumplade av den efterfrågan som varit efter semes tern, berättar Björn Berg, vd.

Komponenterna till termo stater som levereras till kund nu, beställdes för 12–18 månader sedan. För ett år sedan trodde Björn Berg att de skulle ge honom ett välfyllt lager under överskådlig tid.

– Ingen hade hört talas om elkris. Men i princip all min tid efter semestern – och tekniska chefens och inköpschefens i Polen – har gått åt till att försöka se hur vi kan få underleverantö rerna att öka leveranstakten.

Tyvärr brottas Ngenic mot en välbekant antagonist: kompo nentbrist.

– Vissa komponenter är det över 100 veckors leveranstid på. Vi tar extrakostnader för att kunna hantera detta – köper på spotmarknader och annat. Men någonstans får man ge sig där också, för det finns inte kom ponenter att få tag på. Vi skulle kunna sälja mycket mer än vi gör idag. Vi skalar så fort vi kan.

Min kollega undrar?

– Har han beställt så kommer han att få. Vi har en leveransplan. Komponenter kommer in. Det är

turordning som gäller. Vi sliter. Jag har tagit in extrapersonal för att hantera situationen och vi levererar kontinuerligt till alla återförsäljare och kunder.

Väntetid för beställning nu?

– Åtta till tio veckor.

Björn Berg konstaterar att elpriskrisen gjort energisyste met till en snackis i nivå med pandemin.

– Det är till och med på Rix Morronzoo att Ringhals 4 inte återstartat som planerat. För ett år sedan skulle inte energibran schen kunnat drömma om att easy-going-radio skulle prata Ringhals 4!

– Jag var på kalas för några hel ger sedan med vänner – mycket ingenjörer och läkare. Nu förstår jag hur läkarna kände sig under

pandemin. Alla ville prata energi med den tråkiga ingenjören. Alla ville ha råd.

Rådet är?

– Sverige ska energieffektivisera! Jag blev faktiskt ledsen när vår energiminister stod och sade att det inte var aktuellt med en energisparkampanj.

– Det är det enda som vi kan göra nu. Vi kan inte få igång någon produktion. Vi kan inte bygga några nät. Vi hinner inte ens bygga flexibilitet. Det enda vi kan göra nu är att dra ner på förbrukningen.

– Enkla grejer. Sänk tempera turen ett par grader i vinter – stå

ut med extra tröja. Släck lyset. Fundera på vad du har för saker igång? Jacuzzi? Var solidarisk även om du själv har råd.

Köp en Ngenic Tune?

– Det hjälper tyvärr inte med de leveranstider vi har nu, för den här sidan årsskiftet. Annars hade vi kunnat bjuda på tio procent där direkt.

Så spar Ngenic energi

Den som till sist får hem Ngenics smarta termostat sänker sin energiförbrukning med typiskt tio procent.

Dagens termostater är primitiva. De lyssnar inte på väderleksrapporten. De vet inte om solen skiner. Det gör Ngenic Tune. Den är digitaliserad.

Användaren kan se förbruk ningen i en app och program mera temperatur enligt schema, och så vidare. Men det som gör Tune till en storsäljare just nu är dess förmåga att spara energi.

Den lär sig till och med bostadens unika värmeprofil för att kunna optimera. Därmed får bostaden en jämn temperatur vilket drar mindre energi än att pendla mellan varmt och kallt. Och höjer komforten.

Även din energileverantör kan ha ett kontrakt med Ngenic. Många av dem sponsrar Tune. Då går det att optimera ännu mer eftersom operatören kan styra dina och grannarnas energi som ett gemensamt system.

Värme är trögt. Den sitter i väggarna. Alla grannar behöver inte värma duschvattnet sam tidigt. Eller ladda elbilen. Om de tillåter operatören att sprida ut energianvändningen, kan topparna kapas när efterfrågan är högst.

Fysiskt fungerar en bostad som ett batteri. Kapaciteten är cirka 5 kWh. Motsvarande elbat teri kostar sex till tio gånger mer, trots att det är subventionerat.

Till skillnad från elbatteriet är verkningsgraden hundra pro cent. Hundratio om du räknar in effektiviseringen.

Ngenic Tune reglerar genom att låtsas att den är utegivaren som bokstavligen klipps bort med en tång som ingår i köpet.

Affärerna går bra – Om alla svenska vattenburna eluppvärmda villor hade vår teknik, skulle det motsvara lika mycket effekt i flexibilitet som Forsmarks tre reaktorer när de går för fullt. Eller ytterligare tre 400 kV-ledningar från norr till

söder, säger Björn Berg.

– Det är den kundkraft som kan frigöras genom digitalisering. De flesta av Ngenics energibo lagskunder – de är ett trettiotal – subventionerar på olika sätt Ngenics termostater och system.

– De tjänar pengar på att kunderna förbrukar energi vid rätt tillfälle. De behöver inte investera i nya ledningar. De minskar risken för sin elhandel. De undviker spetslastsituationer som kostar dem pengar. Det är många timmar per år som ener gibolag säljer energi med förlust.

Villor och flerbostadshus är användare, liksom kommunala bostadsbolag och privata fastig hetsvärdar. Nära 200 bostads rättsföreningar är kunder.

Ngenics algoritmer skapar en oändlig kedja av win-wins. Ett mönsterexempel är Åre. Under den kalla skidveckan exploderar byns befolkning från ett drygt tusental till 30 000. När liftarna stänger ska alla duscha inför after ski.

– Du får väldigt stora effekt toppar.

Byns kvot mellan normal

förbrukning och effekttopp gör dess fjärrvärmenät dyrt per kWh eftersom det är topparna som det dimensioneras för. Ingrepp för att få ner topparna har stor effekt.

Genom att schemalägga uppvärmningen kan Jämtkrafts fjärrvärmenät ansluta 20 procent fler kunder utan att bygga ut pannor, nät eller sjöledning under Åresjön.

– Vi kan utnyttja befintlig infrastruktur mer effektivt.

Dessutom körs därmed pan norna snällare, vilket ger fler kWh för samma bränsle. Och ger mindre utsläpp. Och sänker priset för alla involverade.

– Jämtkraft var det enda fjärr värmenät som 2021 sänkte sina fjärrvärmeavgifter.

Allt utan minskad komfort. Den ökar, enligt återkopplingen.

En annan kund är Eon i Vax holm. Ngenic har fått i uppdrag att platta ut eltopparna i sam band med att färjorna ska elek trifieras. Det händer samtidigt som allt fler skaffar elbilar.

– Men varifrån ska effekten tas? Här hjälper vi till genom att skyffla undan annan effekt. Vi

dämpar behovet när efterfrågan är som högst.

Avtalet i Vaxholm gäller ”förbrukningsflexibilitet” och är intressant eftersom det är det första av sitt slag inom ett nytt EU-regelverk.

EU skapar en ny roll kallad Aggregator eller Balance Service Provider som ska skapa flexibi litet i gränssnitten mellan alla roller i ekosystemet, både fysiskt och i handeln, från lokalnät till Nordpool.

– Smörjmedel mellan alla delar. Och Ngenic är i pole position. Hårdvaran är var Ngenic drar in merparten av sina pengar idag. Men det förändras. Före tagets riktiga tillgång är de 1,2 miljarder mätpunkter som det samlar in varje månad, för att mata sina algoritmer med.

– Folk tror att vi bara är den smarta termostaten. Men det är bara den yttersta synliga delen.

Ngenic är en digitaliserings tjänst. I vissa uppdrag finns ingen Ngenic-hårdvara alls involverad, bara ett användar gränssnitt till molnet.

– Vi är ett datadrivet företag.

En vecka efter Ngenics samtal med Elektroniktidningen pre senterar EU-kommissionen sitt förslag på tio procent minskad elkonsumtion totalt och fem procent utplattad kurva under topptimmarna.

Fem procent låter lite, men kostnaderna sänks mycket mer, eftersom topparna använder den dyra elen.

Lika intressant är att EUkommissionen föreslår att EU:s elinfrastruktur ska digitaliseras i sin helhet genom att få en digital tvilling. Det låter som ett uppdrag för Ngenic.

– Det är jättebra att EU tar det steget. Resten av EU är hopplöst efter Sverige här.

Vi jobbar med big data, AI, edge computing och IoT – alla buzz words som finns!

Omsättningen går stadigt upp, men vinsten plöjs ner i nyanställ ningar av mjukvaruutvecklare –data scientists, databasexperter, frontendutvecklare.

– Det kostar förstås pengar. Men vi ser det som investeringar i de framtida marknader som vi bygger just nu.

2022 blir genombrottsåret för halvledare med brett bandgap

Precis som många andra branscher har kraftelektroniken påverkats av pandemin. På den positiva sidan har vi sett möjligheter för kraftkonstruk törer att utnyttja fördelarna med e-lärande och ett uppsving för ny teknik. Det är alltid svårt att härleda trender men utifrån det som presenterats på de största kraftelektro nikkonferenserna – APEC i USA och PCIM i Europa – är det värt att ta en minut och fun dera över vad som kommer att bidra till att göra strömförsörjningen effektivare, mer till förlitlig och spännande att utveckla.

Elektrifieringen och övergången från fos sila bränslen till förnybar energi är en viktig utveckling som vi alla är medvetna om. I strä van efter minskad energiförbrukning, från energy harvesting till elnätet, söker kraft elektronikbranschen ständigt nya sätt att förbättra effektiviteten. Internationella och lokala krav och normer har tvingat strömför sörjningstillverkare till innovationer. Ännu strängare krav diskuteras vilket kan pressa industrin att utforska nya topologier, kom ponenter och material.

Ett exempel är den blomstrande ehandeln, som i tysthet övergick från elektromekanisk till högeffektiv energihan tering. Strömförsörjningsutrustningen i sig är inte en stor energiförbrukare, men med tanke på dess strategiska roll i hela kedjan blir den en nyckelkomponent i processen att optimera energianvändningen. Under 2022 har vi sett mycket avancerade kraftaggre gat introducerade i e-handelshantering och transporthubbar.

De integrerar inte bara en högre nivå av kommunikation och styrning, utan kan också lagra och återställa energi i superkon densatorbanker, vilket minskar störningar från toppbelastningar i nätet och på förbruk ningen. Kraftaggregat har, med försök som startade redan 2020, integrerats i ett kom plett ekosystem med kommunikation ma skin till maskin. De levererar inte bara ström till en belastning, exempelvis transport bandsmotorer, utan kan också känna av och justera energinivån för att lagra energi i en lokal superkondensatorbank och använda den vid behov.

Ett annat intressant område är RFID. Pla cerad i en trasportförpackning och nästan osynlig får RFID sin energi från signaler ge nererade av sensorer placerade på motorer eller andra rörliga element och drivna av vi brationer. Mikrosystem drivna med skördad energi utvecklas mycket snabbt och utnytt jar nanoteknik som, t.ex. nanorör, vilket gör det möjligt att utveckla mycket små super

Av Patrick Le Fèvre, PRBX

Patrick Le Fèvre, är marknads- och kommunikationschef på PRBX. Han har över 40 års erfarenhet av kraftelektronikbranschen och har skrivit över 450 artiklar och vitböcker om området.

Han är också engagerad i flera miljöforum där han bidrar med sin expertis om ren energi.

kondensatorer som lagrar tillräckligt med energi för att driva sensorer och sändare.

Kritiska byggstenar!

Digital styrning har funnits på marknaden i flera år, men med komponenter i nya material med stort bandgap (Wide Band Gap, WBG) och de möjligheter som dessa komponenter erbjuder kommer digital styrning nu att bli ett absolut måste. Jag är övertygad om att det kommer att bli en viktig byggsten för kraft konstruktörer när de utvecklar nya produkter.

När det gäller komponenter är WBG-trans istorerna utan tvekan det som kommer att

stå ut 2022. Med detta sagt görs stora fram steg också med konventionella Power FET:s och kraftkonstruktörer kommer att behöva nå nya nivåer av helhetsbedömning och fingertoppskänsla i valet av den lämpligaste tekniken för varje applikation.

En annan byggsten jag ser som mycket viktig är den avancerade och planära trans formatorn med interleavad multi-core-tek nik. Det är inte alla kraftaggregat som kräver megahertzswitching, men med den stän diga strävan efter mindre kraftaggregat med högre verkningsgrad måste kraftkonstruktö rerna överväga nya typer av transformato

rer och ny lindningsteknik. Där kommer de att få hjälp av ferrittillverkare som utvecklar nya material, och även av programvara för artificiell intelligens som förkortar tiden för att konstruera och testa nya transformators typer (som Frenetic och Simba).

Ett specifikt exempel på detta är den forskning vi för närvarande bedriver på PRBX där vi kombinerar digital styrning, GaN och multicoretransformatorer med avancerad lindning och auto-tuning för vissa industri ella tillämpningar som kräver extremt brett område på ingångsspänningen och som utsätts för upprepade belastningstoppar

på utgången. Slutprodukterna är inte klara ännu, men det kommer inte att vara möj ligt utan kombinationen av digital styrning, WBG och avancerade magnetkomponenter.

Vi litar på WBG! Något intressant med halvledare i mate rial med stort bandgap är att vi ser en lik nande situation som när de första power MOSFET:erna lanserades. Vissa insåg ome delbart fördelarna men introduktionen bromsades av att de tidiga produkterna inte var särskilt användarvänliga då de baserades på ett depletion mode som kräver mycket specifika drivare. Det tog dock inte alltför lång tid för tillverkarna att tillhandahålla ”lättanvända” lösningar och användning ökade. Det är nu mer än fem år sedan tillver karna marknadsförde fördelarna med power MOSFET-tekniken. Även om marknadsbeho vet finns tar det en viss tid innan nyheter slår igenom för massanvändning.

Vi är alla bekanta med den så kallade ka melryggskurvan som återspeglar införandet av ny teknik och den klyfta som måste passe ras. Erfarna kraftkonstruktörer har tagit det steget många gånger, senast i samband med övergången från analog till digital styrning. Det tog mer än tio år att nå en betydande nivå av tillämpning.

När det gäller WBG – och särskilt gallium nitrid (GaN) – kom de tidiga användarna in mycket snabbare än vad vissa förutspådde för några år sedan. Det är ingen överraskning att pc- och mobilindustrin var tidiga. Antalet

USB-C-laddare med GaN-halvledare lanse rade 2020–2021 är mycket imponerande. Särskilt värt att nämna är Navitas nästa ge nerations GaNFast power IC som kommer att driva den ultrasnabba 120 W-laddare som le vereras med Vivos flaggskeppsmobil iQOO 9 Pro i iQOO serien.

Den visar att GaN snabbt antas av mobil industrin. Det är inte bara elektrisk prestan da som är viktigt, GaN minskar den fysiska storleken med 26 procent och har en fantas tisk effekttäthet på 1,3 W/kubikcentimeter, vilket är mycket imponerande.

Det som är intressant i utvecklingen av WBG-halvledare är att genom teknikens sär drag med mycket lågt inre motstånd och för måga till mycket snabb switching, har byggsät tet stor betydelse och vi ser mycket innovation från tillverkarna för att erbjuda optimerade lös ningar. Teknikmässigt är EPC (Efficient Power Conversion) mycket intressant, eftersom den minimerar förlusterna vid sammankoppling och gör det möjligt att krympa en kraftom vandlare till en aldrig tidigare skådad storlek.

Sammanfattningsvis

Vi har alla påverkats av pandemin på olika sätt. I efterhand ser vi att den bidragit till inlärning av ny teknik och påskyndad inno vation. 2022 är genombrottsår för WBG där vi kan förvänta oss att många nya kraftag gregat (AC/DC och DC/DC) lanseras. Det blir mycket spännande för alla oss som utvecklar kraftlösningar men jag förutspår att 2023 kommer att bli ännu mer spännande!

■

De flesta av dagens elbilar har bat terier på 400 V medan elektriska bussar och lastbilar ligger på 600 V. Bilarna är dock på väg att gå över till 800 V snabbare än vad många trodde för några år. Förklaringen är att den högre spänningen löser en del av de problem som förknippas med elbilar inklusive räckvidds ångest och långsam laddning.

Peter Vaughan, är affärsutvecklare inom fordonsområdet på Power Integrations. Han har över 30 års erfarenhet av kraftelektronik. Innan han började på PI arbetade han på Chargepoint med likspänningsprodukter inklusive extrema snabbladdare. RTA LEKITR Från 400V till 800V i

Den centrala delen i en elektrisk motor är rotorn som drivs av ett styrbart magnetfält. Ju högre spänningen är desto snabbare kan motorn snurra och därmed blir den även mindre. Det reducerar inte bara vikten utan frigör också värdefull plats och sänker kost naderna för material. Det gäller särskilt för koppar som för närvarande ligger på ett 45-årshögsta.

EN HÖGRE SPÄNNING ger samma effekt vid en lägre ström. I det här fallet dubbleras spänningen vilket halverar strömmen. Där med går det att använda lättare kablar med mindre area vilket även det sänker kostna den, minskar vikten och frigör utrymme. En arkitektur med 800 V ger ökad effektdensi tet, de mindre motorerna kan snurra snab bare – upp till 20 000 varv per minut – vilket ökar effektiviteten.

Den lägre vikten bidrar till en längre räck vidd, allt annat oförändrat. Lägre vikt ger också en snabbare acceleration vilket är vär defullt i sportbilssegmentet. Alternativt kan man använda det frigjorda utrymmet till mer batterier. Även om det ökar vikten kommer det att öka räckvidden.

Värt att notera är att ett större batteri kom mer att öka tiden det tar att ladda.

Allt detta gör det möjligt för utvecklings avdelningen att göra avvägningar om vikt

Av Peter Vaughan, Power Integrations

minskningen ska användas för acceleration eller räckvidd – det senare är särskilt värde fullt i kommersiella fordon – beroende på slutmarknad.

Räckvidden är en av nyckelparametrarna för de som funderar på att byta till en elek trisk bil. Det handlar om bekvämlighet och att underlätta långresor. För kommersiella fordon handlar det om att kunna göra effek tivare leveransrutter, få längre tid på vägarna och att det behövs färre fordon för att be tjäna ett område och i slutändan lägre drifts kostnader.

TIDEN DET TAR ATT LADDA är en utmaning för konsumenterna men också för kommer siella fordon. För alla som pendlar till jobbet eller kör i staden räcker det ofta med att lad da på natten i hemmet. Den som ska göra en resa som är flera gånger längre än vad bat teriet klarar måste planera in stopp för ladd ning på lämpliga ställen. Föraren kan bara hoppas att uttaget är ledigt vid ankomst och att det finns något vettigt att sysselsätta sig med medan bilen laddas.

För kommersiella fordon är bilden mer komplicerad. Att återvända till depån för att ladda eller att fordonet står stilla någon an nan stans under 90 minuter sänker produkti viteten och påverkar resultatet på sista raden.

Hur hjälper en 800-voltsarkitektur? Som vi

sett förut halveras strömmen om man dubb lerar spänningen med samma effekt. En av förlusterna vid laddning utgörs av värme vil ken är proportionell mot strömmen.

Eftersom förlusterna minskar innebär det att en större del av effekten letar sig in i bat teriet som därmed laddas snabbare.

Både Porsche och Kia har elektriska mo deller vars räckvidd börjar närma sig mot svarande bilar med förbränningsmotorer samtidigt som tiden att ladda börjar närma sig tiden det tar att tanka och dessutom göra en snabbhandling.

De senaste laddstationerna har en kapaci tet på maximalt 400 kW vilket är mer än till räckligt för bilar med batterier på 800 V.

Porsches helelektriska sportbil Taycan har en räckvidd på 420 km med ett batteri på 800 V. Den kan laddas från 5 procent till 80 procent på 22,5 minuter på en laddstation med 300 A (240 kW). Den kan också använda laddare för 400 V-bilar men då tar det runt 90 minuter.

Kia har lanserat modellen EV6 med en 800 V-arkitektur som laddar från 10 procent till 80 procent på bara 18 minuter med en maximal effekt på 239 kW. Modellen med den längre räckvidden kommer upp till 480 km på en laddning.

Snabbladdning gör stor skillnad för kom mersiella fordon som snabbt kan förlänga

fordon

arbetsdagen utan att behöva återvända till depån. Snabbladdning passar också för den lagstadgade vilotiden på 30 till 40 minuter som finns i många länder.

FORDONSBRANSCHEN har anammat 800 Varkitekturen snabbare än förväntat. Porsche, Audi och Kia har alla sportmodeller med 800 V. GM kommer att gå över till 800 V snart, troligen först i lastbilar. Kina verkar standar disera på 800 V.

Som vanligt i fordonsbranschen kommer innovationerna först i premiumsegmentet för att sedan sprida sig till enklare modeller i takt med att tekniken blir billigare.

Vi kommer också att få se företag som pressar tekniken till att klara ännu högre spänningar, vilket ytterligare sänker vikten, ökar räckvidden och kortar tiden det tar att ladda.

Även infrastrukturen med laddstationer måste hänga med, 400 W är ett steg i den riktningen.

800 V är ett ordentligt steg upp från 400 V och kräver ett helt annat angreppssätt än när man utgick från komponenter som använts i elnätet.

TILL ATT BÖRJA MED är 800 V bara den nomi nella spänningen. I praktiken är den ofta spe cificerad som ±15 procent eller upp till 920 V för att systemet ska kunna hantera det spän ningslyft som kommer från laddning vid inbromsning och helt normal laddning. Om det finns en omvandlare av typen flyback be höver man lägga på ytterligare 120 V för den spänning på utgången som reflekteras till baka på omvandlarens primärsida. Om man adderar allt ger det en spänning på 1040 V.

Om vi dessutom lägger på 20 procent för att få en marginal för olika typer av degra dering behöver vår switchade konstruktion klara 1,3 kV. Det löser man normalt med en flyback- eller buckomvandlare baserad på fordonskvalificerade MOSFET:ar som är spe cificerade för 1,5 kV.

En annan sak man måste ta hänsyn till är behovet av låga spänningar på 30 till 40 V under uppstartsfasen. Det är säkerhetssys

temen som först aktiveras för att kontrollerar elektroniken innan fordonet kan köras. Att designa en omvandlare som klarar 30 V till 1300 V är en utmaning.

Power Integrations har lanserat två nya kretsar som är kvalificerade enligt AEC-Q100 och specificerade för 1700 V. Den ingår i fa miljen InnoSwitch3-AQ och löser utmaning arna i system på 800 V samtidigt som de har en rad funktioner som behövs i fordonstill lämpningar.

DEN HÄR ENKLA OMVANDLAREN är av typen flyback och innehåller både en MOSFET i ki selkarbid och styrenheterna för primär- och sekundärsidan.

InnoSwitch3-AQ kommunicerar via Flux link vilket isolerar sidorna ifrån varandra. Därmed kan kontrollern på sekundärsidan ta huvudansvaret. Den här ovanliga arkitek turen innebär att sekundärsidan bestämmer när primärsidan ska switcha vilket leder till synkron likriktning utan de vanliga nackde larna som felaktig switchtid men också att den kan hantera olika feltillstånd.

InnoSwitch3-AQ börjar på 30 V vilket gör det möjligt starta de säkerhetskritiska syste men som finns i fordonstillämpningarna.

Diskreta lösningar kräver ytterligare kom ponenter på primärsidan för att göra det möjligt att starta på 30 V, något som ökar kostnaden. Varje komponent som ska anslu tas till matningen måste testas för olika typer av fel vilket innebär att Power Integrations högre integrationsgrad sänker kostnaden och minskar testfallen med så mycket som

50 procent.

Att minska antalet komponenter är viktigt i ett elfordon. Färre delar innebär färre fel, dels för att det är färre delar, dels för att det blir färre lödfogar. Resultatet blir högre till förlitlighet.

Dessutom räcker det med ett mindre mönsterkort vilket ytterligare sänker vikten, ökar effekttätheten och frigör plats – saker som alla är viktiga för elfordon.

DEN UNIKA ARKITEKTUREN i InnoSwitch3-AQ gör att den kan placeras över isolationsbar riären på kortet, en plats som normalt inte kan användas. I praktiken kan den placeras under transformatorn. Den här lösningen upptar ingen yta på kortet vilket är värdefull för konstruktörerna.

Den snäva regleringen av utgången gör att det inte behövs ytterligare en DC/DC-om vandlare för att skapa de lägre spänningarna då kontrollern kan göra detta. Tack vara Flux linkarkitekturen, och en reglering på ±2 pro cent, tar det bara två switchcykler att gå från noll last till full last och rampa upp effekten från noll till maximalt. Det betyder också att man kan ha mycket mindre kondensatorer på utgångarna.

MED EN EFFEKTIVITET på över 90 procent minskar värmeutvecklingen tillräckligt mycket för att man inte ska behöva någon extra kylfläns. Det bidrar ytterligare till att storleken och vikten blir lägre och att det be hövs färre komponenter med alla de fördelar som detta medför.

Effektförbrukningen utan last brukar säl lan vara en kritisk parameter men för elfor don, där batteriet alltid är inkopplat, kan det dränera batterier när det står parkerat.

InnoSwitch3-AQ drar under 15 mW vilket innebär att den som tar bilen till flygplatsen inte kommer att mötas av ett urladdat bat teri när resan är över.

Med de nya produkterna på 50 W och 70 W har InnoSwitch3-AQ-familjen från Power In tegrations lösningar för elfordon som använ der batterier med 400 V, 600 V och 800 V. ■

Elfärjans batteri behöver bara räcka till nästa hållplats

Litiumtitanoxidbatterier (LTO) kan sänka den totala ägandekostnaden för vissa tillämpningar, som eldrivna färjor. Vi förklarar hur.

Om du skulle fråga en fordonskon struktör hur man väljer batterityp är svaret enkelt: så mycket kapaci tet som möjligt till minsta möjliga kostnad, volym och vikt. Det är det intuitivt rätta svaret och dessutom är det fullt kor rekt när det gäller just tillämpningar inom fordonsområdet, på grund av hur elektriska vägfordon används.

När det gäller andra tillämpningar, som elfärjor, gäller inte samma regler. Sådana gör alltid samma rutt och den inkluderar ideliga stopp. Detta öppnar upp nya möjligheter när det gäller val av batterityp.

I denna artikel diskuterar vi LTO-batterier. Sådana lämpar sig där batterier måste lad das upp och ur ofta. Detta kan utnyttjas för att skapa fördelar som ligger utom räckhåll för de mer vanligt förekommande batte rierna, NMC och LFP som används i bilar. Vi använder elfärjor som exempel. LTO känns till att börja med som ett dyrare alternativ. Men de kan faktiskt visa sig spara betydande kostnader under en tillämpnings hela livstid.

Batterier har fått allt större betydelse, där man ser dem som en viktig del i att nå de uppsatta. klimatmålen. En av de viktigaste tillämpningarna är att lagra energi för att driva olika typer av elfordon, som bilar, skåp bilar och båtar. De är alla utrymmesbegrän sade och kostnadskänsliga, så det är en ut maning för batterikonstruktören att ta fram batterier som erbjuder allt mer energi per volymenhet samtidigt som förväntningarna är att kostnaden i kronor per kilowattimme ska fortsätter minska.

I tillämpningar där ett fordon körs långa sträckor och laddas ganska sällan är koncep tet ”låg kostnad och hög kapacitet” helt rätt. Om däremot rutten är väldefinierad och det ingår stopp under resan som en del av den

Av Volker Schumann, Toshiba Electronics

Volker Schumann, chef för batteriförsäljning på Toshiba Electronics Europe. Volker Schumann inledde sin karriär på Toshiba år 1999. Han har innehaft flera olika befattningar på företaget sedan dess. En period var han ansvarig för marknadsföringsgruppen inom automotive. Senare ledde han säljarbetet inom automotive- och industrisystem. År 2021 flyttade han till batteriavdelningen.

ningstillstånd (SOC, state of charge). Risken för att det sker metallplätering istället för interkalering i grafiten är en begränsande faktor för hur fort man tillåter sig att snabb ladda. Metallplätterinngen leder också till en kapacitetsförsämring. Till skillnad från grafit materialets skiktade natur har LTO:n i anoden på LTO-battericeller en kristallin spinellstruk tur. I denna struktur finns tomrum där litium jonerna kan föras in och extraheras mycket lättare. Detta minskar cellens inre motstånd och högre laddströmmar blir möjliga.

normala driften, behöver konceptet revide ras. Detta gäller bland annat för tillämpning ar som buss och färja. Rutten är förplanerad med regelbundna stopp för att ta ombord och släppa av passagerare. Därmed är det möjligt att addera laddning under resan utan att störa vare sig operatör eller passage rare. En förutsättning är dock att batteriet tål upprepad snabbladdning. Det är där LTO är ett mycket intressant alternativ.

Tekniken bakom LTO-batterier LTO är den mest robusta och kraftfulla litium jonbatterityp som för närvarande finns på marknaden. Den använder en väsentligt an norlunda kemisk struktur. Anodens grafit –det typiska materialvalet – har bytts ut mot litiumtitanoxid (LTO).

När en konventionell litiumjonkemi lad das, måste joner klämma sig in mellan grafit lager. Om de inte klarar att tränga in i (inter kalera) skikten tillräckligt snabbt bildar de istället metalliskt litium vid gränsytan till elektrolyten. Denna plätering sker om bat teriet laddas för snabbt och blir ett än större problem vid temperaturer under fryspunk ten eller om batteriet redan är i ett högt ladd

Spinellstrukturen hos anoden i en LTO-cell är ”zero-strain”. Det betyder att det sker en försumbar volymförändring när joner sätts in och extraheras. Detta innebär att cykelsta biliteten blir bättre. I tester behåller Toshibas högeffekts-LTO-celler mer än 90 procent av sin initiala kapacitet efter mer än 20 000 cykler, vid laddning och urladdning i 5C (vil ket innebär att cellen är fulladdad/urladdad på 12 minuter).

Cellspänningen för LTO är 2,3 V vilket är något lägre än de 3,6 V som är vanliga i andra typer av litiumjonceller. Det betyder att den specifika energin är lägre. LTO-batterier kla rar ändå att ta sig över 100 Wh/kg.

En fördel med den lägre cellspänningen är att den skapar en säkerhetsmarginal som eliminerar risken för litiummetallplätering. Följaktligen är LTO-celler extremt säkra. Inga litiumdendriter bildas, inte ens vid snabbladdning vid låg temperatur. Om det osannolika skulle inträffa att det uppstår en intern kortslutning, laddas LTO-celler ur mycket långsammare än celler med kolanod. Den långsammare kemiska reaktionen innebär att mindre värme genereras, vilket i sin tur innebär att risken för termisk rusning och termisk propagering är mycket mindre än i andra typer av litiumjonceller.

LTO som batteriteknik i en elfärja Elektriskt framdrivna färjor ökar i populari tet eftersom de är mycket mer miljövänliga och dessutom tystgående. Deras driftprofil är väldefinierad med körsträckor som uppre pas kontinuerligt. Vanligen gör färjan en turoch returresa mellan två eller fler hållplatser, kanske längs med en kanal, runt en sjö, eller i ett hamnområde, med relativt frekventa stopp för att låta passagerare gå av och på.

Bortsett från mindre avvikelser från olika last, strömmar och vind, är det känt på för hand hur mycket energi som behövs för att slutföra varje etapp på resan. Och det är all tid densamma. Det är inte nödvändigt att använda ett batteri som klarar en arbetsdags totala förbrukning. Batteriet kan utan pro blem laddas vid varje planerat stopp, utan att rutten tar längre tid.

Laddning för nästa etapp måste dock kunna genomföras på ett fåtal minuter. Om man skulle försöka genomföra detta med ett konventionellt litiumjonbatteri skulle dess kapacitet behöva vara många gånger större än den energi som kan levereras un der snabbladdning. Om inte skulle ladd ningsströmmen per cell vara så hög att det skulle leda till metallplätering, kapacitets försämring och risk för tillväxt av dendriter. Används däremot ett LTO-batteri kan kapa citeten vara mycket mindre. Förmodligen

någonstans kring en tiondel i kapacitet. Och det skulle ändå vara möjligt att snabbladda i tillräckligt hög takt.

Färjan kommer att kunna dra nytta av ett fysiskt mindre och lättare batteri, som följ aktligen kommer att kosta mycket mindre än ett konventionellt litiumjonbatteri. Trots lägre energitäthet och högre kostnad per watt, blir priset på LTO-batteriet bara cirka 20 procent av en konventionell lösning. Detta på grund av att energikapaciteten är opti merad. Räknat på färjans hela livstid, säg 15 år, blir besparingarna i själva verket ännu mycket högre, eftersom NMC- eller LFPbatterier förmodligen skulle behöva bytas ut, medan LTO-batterier sannolikt inte skulle behöva bytas ut under samma tid.

Addera till detta att LTO är den säkraste ty pen av litiumjoncell. Dess egenskaper i prin cip eliminerar all risk för brand eller explosion. Brand på en båt är såklart ett allvarligare pro blem än brand i ett landbaserat fordon.

Toshibas LTO-batterilösning SCiB Toshiba erbjuder ett brett utbud av batteri celler. Allt från små högeffektsceller med en kapacitet på 2,9 Ah upp till en ny 26 Ahcell med en energitäthet över 100 Wh/kg. Toshiba lanserade nyligen en innovativ 20 Ah-HP-cell med mycket hög effektkapa citet. Den krympte det interna motståndet

hos en tidigare 20 Ah-HP-cell med cirka 40 procent. Detta betyder att ineffekten kan vara 70 procent högre och uteffekten 60 procent högre. Dessutom uppnås en längre livslängd. Nära 100 procent av kapaciteten är kvar efter 8 000 cykler, vid laddning och urladdning i 5C (mätt vid 25 °C och ett SOC mellan 10 och 90 procent).

Toshiba erbjuder även kompletta moduler bestående av 24 celler, två parallella strängar med 12 i varje. Beroende på lastprofil kan de levereras med olika celltyper antingen för hög effekt eller för hög energi. Dessa modu ler används redan i olika marina projekt och var de första batterier i Japan som vann god kännande från Nippon Kaiji Kyokai (Class NK) för användning i marina fartyg.

Sammanfattning

När det gäller tunga marina tillämpningar är det ofta snabbladdning, livslängd och säker het som är nyckelparametrar vid val av bat teriteknik. Det faktum att det går att krympa storleken på batteriet och att det inte be höver ersättas under tillämpningens livstid, är viktigare faktorer än energitätheten när du räknar på den totala ägandekostnaden. LTO är den mest kraftfulla, robusta och säkra litiumjontekniken som existerar och den erbjuder många fördelar för marina tillämp ningar av detta och liknande slag. ■

Våra högströmskontakter från Stäubli är konstruerade för krävande industriella miljöer.

De är utrustade med den beprövade MULTILAM-tekniken som innebär lägsta övergångsmotstånd och extremt hög strömtäthet.

Kontaktdonen är lämpliga för en mängd olika applikationer såsom kraftgenerering och distribution, rack- och panelmontage, maskin styrningssystem, mobila transformationer m.m.

Kontakta oss för ytterligare information.

08-97 00 70

E XPE RTA LEKITR Effektivare växelriktare

Räckviddsångest är ett hinder för många konsumenter att använda elfordon. Att öka battericellernas densitet och förbättra verknings graden i energiomvandlingspro cesser är nyckeln för att utöka räck vidden och lindra denna ångest.

Växelriktarna är hjärtat i ett elfordon och kopplar samman batterierna med drivmotorerna. De omvandlar likströmsbatteriets spänning till en växelspänning, som motorerna kräver, med effektnivåer från 80 kW till mer än 150 kW. Batterispänningen baseras på cellpaketets storlek och är vanligen omkring 400 V, även om 800 V blir allt vanligare för att minska de stora strömmarna och därmed minska för lusterna.

Trots att kostnaderna har minskat med 40 procent under de senaste tre åren, el ler 90 procent under det senaste decen niet, förblir litiumjonbatterieten den största kostnadsposten i en elbil. Den nedåtgående pristrenden förväntas fortsätta fram till om kring 2025 då den stabiliseras. Med tanke på kostnaden för batteriet är det absolut nödvändigt att varje joule lagrad energi an vänds så effektivt som möjligt för att minska kostnaden, såväl som storleken, på batteri paketet.

En elektrisk drivlina ger otroligt stort vrid moment och acceleration. Reaktionsförmå gan hos kombinationen av växelriktare och

Av Jonathan Liao, Onsemi

Jonathan Liao har varit med och gjort kravspecifikationen till, och utvecklingen av, VE-Tracfamiljen som är kraftmoduler till fordons invertrar. Innan han började på Onsemi har han arbetat med affärsutveckling, marknadsanalys och produktutveckling på Yole Développement, IHS Market och Microchip.

elmotor korrelerar direkt med fordonets ”känsla” och därmed till kon sumentens körupp levelse.

Switchelemen tens betydelse

En växelriktare be står vanligtvis av tre halvbryggelement, som vart och ett är bil dat av ett par MOSFET:ar eller IGBT:er som kallas höga och låga sidans switchar. Det finns en halvbrygga för varje motorfas, vilket blir tre totalt, med styrkretsar för varje switch enhet.

Switcharnas primära roll är att koppla till och från spänningen och strömmen från batteriet för att skapa växelström för mo torn/motorerna som driver fordonet. Detta är en krävande tillämpning på grund av höga spänningar, strömmar och driftstem peraturer som uppstår då ett 800 V-batteri kan leverera mer än 200 kW effekt.

Växelriktare för batteri system på 400 V kräver krafthalvledare som har en VDS-klassning i intervallet 650 till 750 V medan 800 Vlösningar ökar VDSkravet till 1 200 V.

I en typisk tillämp ning måste dessa kraft komponenter också kunna hantera växelströmmar på över 600 A i upp till 30 sekunder och toppväxelströmmar på 1 600 A i cirka 1 millisekund.

Switchtransistorerna och styrkomponen terna som används för växelriktaren måste kunna hantera dessa stora belastningar och samtidigt behålla en hög verkningsgrad för växelriktaren.

Vanligtvis används IGBT:er för växelriktar tillämpningar eftersom de kan hantera höga spänningar, switcha snabbt, leverera effektiv drift och klara bilindustrins utmanande kost nadsmål.

Switchar och effektdensitet Moderna bilar har otroligt lite utrymme för tekniken. Detta betyder att energidensi tet är en viktig parameter, speciellt för allt i drivlinan. Den fysiska storleken (och vikten) måste minimeras eftersom vikt minskar for donets räckvidd.

Förutom detta är den primära drivkraften verkningsgraden i konstruktionen. Ju högre verkningsgrad desto mindre värme genere ras och desto mer kompakt kan växelrikta ren vara.

Switchen (IGBT eller MOSFET) har störst påverkan på förlusterna som genererar värme. Lägre värden på kanalresistans (RDS(ON)) minskar statiska förluster medan förbättringar i gateladdning (Qg) minskar dynamiska eller switchförluster, vilket gör att systemen kan switcha snabbare. Om switch hastigheten är högre kan storleken på pas siva komponenter såsom magneter minskas kraftigt, vilket ökar effektdensiteten.

Den maximala driftstemperaturen för switcharna kan också påverka effektdensi

teten. Om enheterna kan arbeta vid högre temperatur, krävs mindre kylning, vilket yt terligare minskar storleken och vikten på konstruktionen.

I många växelriktarkonstruktioner är nyckelkomponenterna ofta separat mon terade och även om detta är ett helt giltigt tillvägagångssätt, ger det inte nödvändigt vis den mest kompakta konstruktionen eller den med högst effektdensitet.

Ett alternativt tillvägagångssätt är att använda förkonfigurerade moduler till de halvbryggor som behövs för växelriktaren. En sådan lösning är VE-Trac Power Integra ted Module (PIM) från Onsemi som är speci ellt utvecklad för fordonsområdet, inklusive växelriktare.

Effektmodulerna VE-Trac Dual innehåller ett par 1 200 V UFS (Ultra Field Stop) IGBT:er i en halvbryggs-konfiguration. Dessa enhe ter använder den robusta och beprövade Trench UFS IGBT-tekniken som ger hög strömdensitet, robust kortslutningsskydd och den höga spänningståligheten som behövs för batteritillämpningar på 800 V.

De smarta IGBT:erna inkluderar integrerade ström- och temperatursensorer, vilket gör dem unika och ger en snabbare reaktionstid för skyddsfunktioner som överström (OCP) och övertemperatur, vilket ger en mer ro bust lösning.

Komponenterna är monterade på ett Al2O3 DBC-substrat med 4,2 kV isolerings förmåga, och med koppar och kylning på båda sidor. Frånvaron av trådbondningar fördubblar den förväntade livslängden jäm fört med liknande moduler med trådbond ningar. Tillsammans med IGBT:erna finns en diod som minskar effektförlusten och möj

liggör mjuk switchning, vilket förbättrar den totala verkningsgraden.

GENOM ATT KAPSLA nakna chip i en kompakt enhet är VE-Trac Dual-moduler mycket lätt are att integrera i en kompakt konstruktion. Effektiv drift, låga förluster och dubbelsidig kylning säkerställer att termisk hantering enkelt uppnås och en kontinuerlig drifttem peratur på 175 °C tillåter att högre toppeffekt levereras till motorerna.

Normalt krävs endast en VE-Trac Dualmodul för varje fas i en växelriktare. Den mekaniska konstruktionen gör den lätt att använda i flerfastillämpningar, vilket ger skalbarhet och möjlighet att parallellkoppla moduler för att leverera mer effekt i varje en skild fas.

IGBT-baserade VE-Trac-moduler är till räckliga för de flesta fordonstillämpningar men det finns en förbättrad version med MOSFET:ar i kiselkarbid för de mest krävande tillämpningarna. Denna ger ytterligare stor leks- och effektivitetsvinster i växelriktarkon struktioner. ■

Förbättrad antenn: För alla IoT-standarder

■ KOMMUNIKATION

2018 släppte Karlstadsbaserade Shortlink en bredbandig antenn i FR4-laminat som täcker frekvensbandet 700 MHz till 3 000 MHz. Nu kommer en uppföljare med bättre prestanda och under ett nytt varumärke – Rangeant.

– Det är i grunden motsvarande antenn, men rent tekniskt har vissa förbättringar avseende kontaktering, kabelavlastning, finjustering av ledarmönster, et cetera, skett, vilket gett lite förbättrad prestanda. Antennen fick även ny grafisk profil efter avknoppningen till Rangeant, skriver företagets vd Hans-Erik Backran i ett email till Elektro niktidningen och fortsätter.

– Vi har även anpassat anten nen för försäljning i USA med hänsyn till California Prop65, samt etablerat samarbete med Digi-Key kring försäljning.

Proposition 65 är en miljö lagstiftning i Kalifornien från år 1986 som ska förhindra att

dricksvattnet förorenas av giftiga ämnen.

MAX-ANTENNERNA klarar alla kommersiella band mellan 700 MHz och 3 GHz men är främst tänkta för IoT och satel litpositionering. I praktiken innebär det Bluetooth, Zigbee, LoRa, Sigfox, Weightless, Wi-Fi och mobila protokoll som 2G,

Femte generationens IGBT:er i kisel

■ KRAFT

10 procent mindre förluster och dessutom 10 procent mindre storlek. Det är bud skapet när Renesas släpper AE5, en ny generation IGBT:er i kisel.

Ekvationen är enkel: minska förlusterna så blir körsträckan längre. Den femte generatio nen av Renesas IGBT:er siktar på invertrar för elfordon med batterier på 400–800 V.

Transistorerna kommer i fyra varianter på 750 V (220 A eller 300 A) respektive 1 200 V (150 A eller 200 A).

Prestanda är specificerat för en temperatur i övergången (junction) från −40 °C till +175 °C. Vidare är Vce (sa turation voltage) 1,3 V vilket minskar förlusterna.

Strömdensiteten är 10 procent högre jämfört med konventionella produkter enligt Renesas och den

fysiska storleken är liten med 100 mm/300 A.

För att underlätta utveck lingsarbetet har företaget tagit fram en referenskonstruktion för en inverter med IGBT, styrkrets, power management (PMIC), gatedrivare och diod (FRD).

Referenskonstruktionen finns också i form av ett ut vecklingspaket.

Kretsarna levereras okaps lade (som wafer).

3G, 4G/LTE liksom NB-IoT men även GPS och Galileo.

Därmed går det att med endast en antenn tillverka produkter som fungerar i hela världen.

Över 80 procent av den effekt som matas in skickas ut och ståendevågförhållandet är 2:1.

BÄGGE VÄRDENA GÄLLER om antennen är ostörd, ser vad som kallas fri rymd, men kan sjunka om den placeras på ett olämpligt sätt.

Antennen har en patentsökt kortdesign där den i axiell ledd rundstrålande antennen fungerar som en monopol upp till 1,6 GHz och som en dipol däröver. Antennen är designad för 50 Ohm.

Rangeant, som är ett dotter bolag till Shortlink, erbjuder hjälp med matchning av anten nen för att maximera prestandan i specifika applikationer.

Tredje generationens MOSFET i kiselkarbid

De statiska och dynamiska förlusterna har minskat med cirka 80 procent vilket gör det möjligt att designa kraftmoduler med högre effekttäthet och lägre driftskostnader. Så presenterar Toshiba den tredje generationen av sina krafttransistorer på 650 V i kiselkarbid.

Transistorerna passar för switchade kraftaggregat i indu striella tillämpningar men också UPS-kraft i serverhallar och datacenter liksom i telekom produkter. Även tillämpningar inom förnybar kraft lyfts fram inklusive invertrar till solpaneler och dubbelriktade DCDC-om vandlare till elbilar.

De nya transistorerna TW015N65C, TW027N65C, TW048N65C, TW083N65C och TW107N65C bygger vidare på den tidigare generationen men har fått en förbättrad cellstruktur. Därmed har de förbättrats (mätt som figure of merit, FoM) vad gäller resistansen mellan source och drain (RDSon) och ladd ningen mellan gate och drain

(Qg) med upp till 80 procent.

Resultatet är signifikant lägre förluster vilket gör det möjligt att designa kraftlösningar med högre effektdensitet och lägre förluster under drift.

Precis som sina föregångare har de nya MOSFET:arna en in tegrerad Schottkybarriär med ett lågt framspänningsfall (VF) på –1,35 V (typiskt) vilket under trycker fluktuationer i RDS(on) och ökar tillförlitligheten.

De nya transistorerna kan hantera strömmar upp till 100 A och har ett RDS(on) på så lite som 15 mΩ. Kapslingen är TO-247 och komponenterna är i produktion.

64-bitars Beaglebone med AI-SoC

■ INBYGGDA SYSTEM

Enkortsdatorn Beaglebone AI-64 SBC finns nu på lager hos bland annat Farnell och Mouser. Processorn på kortet är TDA4VM – en kraftfull systemkrets från Texas Instruments med ett stort antal ac celeratorkärnor för allt från AI till audio.

Detta Linuxkort är avsett för tillämpningar som autonoma robotar och drönare, smarta byggnader och fabriker, hemsäkerhet, detalj handelsautomation, medieservrar, maskin inlärning och datorseende.

Hjärnan är en 64-bitars Arm Cortex A72dubbelkärna. Utöver den innehåller kretsen

en programmerbar DSP-kärna kallad C7x, en multimediaaccelerator och sist men inte minst en accelerator för maskininlärd AI med en prestanda på åtta Tops.

Kortets minne är på 4 Gbyte LPDDR4 och 6 Gyte EMMC-flash. Dessutom fins en Micro SD-kortplats.

Gränssnitt utöver Beaglebones standard expansionskontakt är M.2 E-key, PCI Express, USB 3.0 Type-C, USB 3.0 Type-A, och Gigabit Ethernet. Här finns skärmanslut ningar för Mini Displayport, CSI och DSI.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

FAKTA

Systemkretsen innehåller ett stort antal kärnor. Det här ska vara en förteckning på samtliga:

• C7x – en signalkärna med stöd för flyttal och vektoroperationer och en prestanda på 80 GFLOPS eller 256 GOPS i 1,0 GHz.

• En neuronkärna med en prestanda i 1 GHz på 8 Tops i åtta bitars precision.

• Ett kluster av kärnor för acceleration av datorseende, inklusive VPAC:ar (Vision Processing Accelerators), en ISP (Image Signal Processor), med flera.

• En accelerator kallad DMPAC som hanterar estime ring av djup och rörelse.

• En Cortex A72-dubbelkärna som kan klockas till 2 GHz.

• 1 Mbyte L2 cache gemensam för Cortex A72dubbelkärna.

• 32 kbyte L1 datacache och 48 kbyte L1 instruktions cache per Cortex A72-kärna.

• Sex Cortex R5F-kärnor på upp till 1 GHz.

• Två signalkärnor av typen C66x på upp till 1,35 GHz med en prestanda på 40 GFLOPS eller 160 GOPS.

• 3D-grafikkärnan Power VR Rogue 8XE GE8430 klockad i upp till 750 MHz med en prestanda på 96 GFLOPS och en renderingstakt på 6 miljarder bildpunkter per sekund.

• Minnet omfattar upp to 8 Mbyte koherent L3-RAM on-chip med ECC-felkorrigering.

• Här finns till slut moduler för tolv seriella MCASPaudiokanaler.

Kinesisk Risc V-processor hävdar ledande prestanda

Kinesiska Starfive lanserar systemkretsen JH7110 baserad på en Risc V-fyrkärna med 2 Mbyte L2-cache. Den finns för utvärde ring i ett datorkort kallat Visionfive 2.

JH7110 tillverkas av TSMC i 28 nm och kan klockas upp till 1,5 GHz.

Starfive beskriver den som världens första massvolymtillverkade prestandaprocessor för multimedia på Risc V. Den ska ha en Coremarkpoäng på 5,09.

JH7110 är uppdelad i oberoende ström domäner för att kunna spara energi. CPUfrekvensen kan styras i mjukvara.

I viloläge är den statiska strömförbruk ningen 120 mW. Under full belastning är den dynamiska effektförbrukningen 4,1 W.

Det går att stänga av delar av chipet så

att den till exempel som kommunikations processor – utan grafikkärna – bara använder 3,3 W vid full belastning.

Som videoprocessor kodar den H.265 i två kanaler 1080p i 30 bilder per sekund, eller en kanal 4K i 60 bilder per sekund. Den avkodar parallellt fyra kanaler 1080p i 30 bilder per sekund.

Processorn stöder dubbla 4K-skärmar och har en 3D-grafikkärna som renderar upp till 2400 miljoner bildpunkter per sekund. Det ska duga bra för grafiska skrivbordsmiljöer, men även för gaming, enligt Starfive.

BOLAGET SLÄPPER en enkortsdator på JH7110 kallad Visionfive 2. Den har videogränssnitt för DVP, MIPI och HDMI, samt två Ethernetportar och 40 stift GPIO. Och så har den expansionskontakter för PCI Express, USB och SDIO.

Den är testad med diverse Linuxdistribu tioner, som Ubuntu, Fedora, OpenSUSE, Debian, ArchLinux, AltLinux, Gentoo och Lubuntu. Stöd för Openharmony, Deepin och Ukylin är under utveckling.

SVENSKA ELEKTRO- OCH DATAINGENJÖRERS RIKSFÖRENING (SER) är intresseförening för yrkesverksamma. SER är kontaktskapare mellan medlemmar och intressanta företag. SER arrangerar studiebesök, föredrag och seminarier med aktuellt fokus. Allt detta och mer därtill hittar Du som medlem på ser.se, bland annat dessa aktuella händelser:

• Föredrag om 5G, utveckling och drivkrafter - 7/3 2022 kl. 18:30 - 19:30

• EU´s NIS direktiv uppdateras till NIS-2 - 14/3 2022 kl. 18:00 - 19:30

• Första e-utgåvan av Telekomboken ”HUR SVENSKA TELEKOM KOM TILL VÄRLDEN” Bli medlem i SER: ser.se/medlemskap/bli-medlem/. I medlemskapet ingår även medlems tidningen EL- OCH DATATEKNIK, Elektroniktidningen, Nordisk Energi. Läs mer på ser.se.

Kinesisk processor med amerikanska kärnor

■ VERKTYG

En IoT-systemkretsfamilj på en kinesisk CPU med grafik och neuronnät från amerikanska Imagination, släpps av kinesiska Alibaba. Syftet är att demonstrera ett nytt utvecklingsverktyg kallat Wujian 600.

Risc V-ekosystemet har härmed fått en systemkrets med grafik och AI från den brittiska väletab lerade IP-leverantören Imagina tion. Och samtidigt ett nytt kinesiskt utvecklingsverktyg.

Processorn och verktyget

kommer från Alibaba, eller närmare bestämt från dess dotterbolag T-Head.

Processorn heter TH1520 och presenteras som en system krets för AIOT – artificial intel ligence of things. Den ska enligt Alibaba ha ”industriledande” prestanda om man mäter mot energiförbrukning.

Klockfrekvensen är upp till 2,5 GHz. Neuronkärnan ska kunna leverera 4 Tops.

T-Head har även designat cpu:n, en fyrkärna vid namn C910 i en familj Risc V-proces sorer med namnet Xuantie.

C910 har tidigare angetts vara öppen källkod. Den använder alltså inte bara den öppna arkitekturen Risc V, utan även själva implementeringen C910 är öppen källkod.

Alibaba har licenserat grafik och AI till systemkretsen från amerikanska Imagination. Gra fikkärnan heter BXM-4-64 och tillhör familjen B-Series. Neuron kärnan heter AX3386 och tillhör familjen PowerVR Series 3NX.

Imagination hittade fram till

Kinaprocessor sägs klå Nvidia

■ HALVLEDARTEKNIK

Grafikprocessorn BR100 från kinesiska Biren har bättre neuronnätsprestanda än marknadsledande amerikan ska Nvidias flaggskepp H100. I alla fall på papperet.

77 miljarder transistorer har Biren lyckats klämma in i BR100, att jämföra med de 80 miljarder som finns i Nvidia H100. Till verkningsprocessen är 2.5 Co WoS hos TSMC i 7 nm, medan H100 tillverkas i TSMC 4N.

BR100 ÄR BYGGD av chiplets. Den finns även i en enchipsversion,

BR104, som har halva prestan dan och drar 300 watt.

USA gör med hänvisning till rikets säkerhet sitt bästa för att bromsa halvledarutvecklingen i Kina. Den mest avancerade tillverkningstekniken är därför Kina utestängt från. Biren Technology bildades 2019 med utmaningen att ta fram kretsar som hittar vägar till prestanda trots dessa restriktioner.

MED TANKE PÅ den korta tid som gått sedan dess har utvecklingen av BR100 gått imponerande snabbt.

Processorn är till för moln

servrar, för exempelvis djupa neuronnätsberäkningar och fysiksimulering. Per tradition kallas den här typen av kretsar för ”grafikprocessorer” efter som marknadsledande Nvidias superprocessorer härstammar tekniskt från dess grafikproces sorer.

I 16-BITARSFLYTTALSFORMATET BF16 ska BR100 tangera en peta flops i prestanda. I 32-bitarsfor matet FP32 ska den klara hälften. Och – logiskt nog – det dubbla om den arbetar i åttabitars heltal. Biren är värderat till 2,7 miljarder dollar. På företaget

T-Head genom att bli medlem i plattformssamarbetet Wujian, som T-Head grundade år 2019.

TH1520 är utvecklad med hjälp av ett verktyg som finns på Wujian. Det heter Wujian 600 och går att licensera från T-Head. Alibaba använder TH1520 som marknadsföring. Den är ett exempel på vad som går att göra i Wujian 600.

Det är inte ett engångssam arbete vi ser, utan Imagination och T-Head planerar att utveckla fler kretsar.

jobbar sedan i fjol Allen Lee, som tidigare var AMD:s forskningsoch utvecklingschef i Kina.

I mars meddelade nyhets byrån Bloomberg att Biren är på jakt efter ytterligare finansiering på 300 miljoner dollar efter att tidigare ha lyckats skrapa ihop 700 miljoner.

Andra generationen av kanadensisk AI-processor

■ ARTIFICIELL INTELLIGENS

Från en halv petaops till två petaflops – det är prestanda ökningen mellan det AI-chip som kanadensiska Untether lanserade 2022, och det som lanseras nu.

Det nya chipet Speed AI 240 (också känt som Boqueria) presenteras på konferensen Hot Chips 2022. Det är avsett för tillämpningar där det finns hög effekt att tillgå, som servrar eller självkörande bilar. Chipet gör in ferenser, det vill säger applicerar tränade neuronnät på nya indata.

Speed AI 240:s effektivitet i

eco-mode är 30 teraflops/watt, att jämföra med 8 teraops/watt i föregångaren Run AI 200. Den har som synes växlat från att arbeta med heltal till flyttal, från Int8 till FP8.

Kretsen kan även göra inferenser på indata i 16-bitars flyttal, BF16, varvid den logiskt tappar halva prestandan. Internt

kan den fortfarande arbeta med heltal på båda fyra och åtta bitar.

För språknätet Bert kan Speed AI 240 besvara 750 förfrågningar (queries) per sekund per watt

EN SPÄNNANDE TEKNISK DETALJ är att den har två olika åttabitars flyttalsformat att välja mellan. Det ena heter FP8p och använ der fyra bitar för mantissan. Formatet FP8r använder bara tre och växlar alltså en bits precision mot en bits räckvidd.

Chipet stöder även något som kallas 2:1 structured sparsity. Det handlar om hanteringen av så kallade ”glesa” neuronnät, som

har många nollor i vikterna.

På chipet finns inte mindre 1 400 Risc V-cpu:er. De använder bland annat 20 stycken egende finerade operationer. På chipet finns även 238 megabyte SRAM.

SPEED AI 240 och dess kommande syskon kommer att kunna bestäl las i M2-kort och i PCI Expresskort, men även som chips om du vill. Provexemplar kommer att börja levereras under första halvan av nästa år.

VNA:n som sveper från 70 kHz till 220 GHz

■ TEST OCH MÄT

Den senaste versionen av Vectorstar har ett obrutet svep från 70 kHz till 220 GHz. Nätverksanalystorn är först i världen med detta, enligt japanska Anritsu.

Vectorstar går att få med integre rad spektrumanalys vilket gör det snabbare att karakterisera både aktiva och passiva kom ponenter. Anritsu lyfter särskilt fram blandare och förstärkare med flera utgångar.

Kombinationen gör det möj ligt att mäta både S-parametrar

och göra spektrumanalys utan att ändra testuppställningen. Ex empelvis kan man se harmoniska övertoner liksom andra över toner och blandningsprodukter.

VNA:an går att använda för att skapa signaler till testobjektet och alla portar kan användas för skalära mätningar som är synkroniserade med den interna signalgeneratorn.

Vectorstar finns nu med utökat frekvensområde och ett obrutet svep från 70 kHz till 220 GHz.

Analysatorer för 5G NR på millimetervågsområdet

■ TEST OCH MÄT

Signal- och spektrum analysatorerna i FSV- och FSVA-familjerna har fått tillökning med modeller som går upp till 54 GHz. Därmed klarar de även de så kallade FR2-banden, noterar tyska Rohde & Schwarz.

FSV är den lite enklare model len med 200 MHz analysband bredd medan FSVA har hela 1 000 MHz. Dessutom med ett fasbrus på –127 dBc/Hz (mätt

med 1 GHz centerfrekvens och en offset på 10 kHz).

BÄGGE FAMILJERNA går nu att få i en modell som går upp till 50 GHz. Adderar man dessutom ett särskilt tillval ökar frekvensen till 54 GHz.

50 GHz räcker för FR2-bandet n262 som går från 47,2 GHz till 48,2 GHz medan 54 GHz behövs för FR2-1-bandet som går till 52,6 GHz.

Femte generationens f lashminne för industrin

■ INBYGGDA SYSTEM

Minnena kommer i storlekar från 512 Gbit till 4 Tbit och baseras på Kioxias 3D-teknik för NAND-flash kallad BiCS, Bit Cost Scalable. De är tänkta för industriella tillämpningar inklusive telekommunikation, nätverksprodukter, inbyggda system och mycket mer.

Miljökraven i industriella till lämpningar står i skarp kontrast till kraven på SSD-diskar som framlever sina dagar i klimat kontrollerade datacenter. Produkter för industrin måste fungera i ett betydligt större temperaturintervall och de nya NAND-minnena är specifice rade för –40 °C till +85 °C.

Vidare har kretsarna förmågan att konvertera från Triple-Level Cell (3 bitar per cell) till Single-Level Cell (1 bit per cell) vilket förbättrar prestanda och tillförlitlighet. Minnena finns att tillgå i provexemplar.

PER HENRICSSON per@etn.se

Ännu en femma lanserar en femma

■ AIoT

Kinesiska Leapfive lanserar en Risc V-baserad systemkrets kallad NB2 för IIoT. Både CPUkluster och säkerhet levereras av amerikanska Sifive.

IIoT, Industrial IoT, är det tänkta tillämpningsområdet. Exempel är smarta städer, smarta vitvaror, logistik, smarta lager, smarta hem och smarta elnät.

NB2 är en systemkrets på 12 nm som innehåller en grafik kärna på 850 MHz, H.265-video kärna, signalkärna och sist men inte minst en neuronkärna för AI. Den sistnämnda ska leverera 4 Tops på 1,4 GHz och har fokus på bildanalys.

Cpu-klustret levereras av ame rikanska Risc V-pionjären Sifive. Det är en fyrkärna på cpu-kärnan U74 klockad till 1,8 GHz. Den ska leverera 2,5 DMIPS/MHz.

De fyra kärnorna delar på 1 Mbyte L2-cache. Kretsen har MMU och stöder LPDDR4, QSPI-flash och EMMC 5.1.

Också ett säkerhetsblock i kretsen, kallat Shield, levereras

av Sifive. Blocket inkluderar nyckelskåp, Secure Boot, slump generator och AES.

SHIELD ÄR VIKTIGT för NB2:s till lämpningsområde, industriell IoT. Det används för att skydda lokala data. Varje processor kan även ges en unik identitet och det blir möjligt att göra säkra

Svensk stack för Profinet B-klassad

■ INDUSTRI

Svenska RT-Labs har skruvat på sin mjukvara för proto kollet Profinet för att uppfylla kraven i klass B.

För RT Labs affärer betyder detta att de står sig bättre mot konkur rensen. Det här är den högsta klass som kan uppnås i ren mjuk vara, utan att använda en asic.

Det som fått godkäntstämpeln är RT Labs mjukvarustack för Profinet, vilket är en industriell realtidsversion av Ethernet. En av ändringarna är stöd för admi

nistrationsprotokollet SNMP.

Koden är författad i C och är öppen källkod, i likhet med det mesta av RT Labs produkter. Den är enligt RT Labs resurssnålare och mer lättanvänd än konkur renternas motsvarigheter.

RT Labs är konsult inom industriell datakommunikation med egna kodkomponenter och utvecklingsverktyg med särskild erfarenhet inom Profinet, Ether cat, IO-Link, CC-Link, Modbus och Canopen.

utrullningar och uppdateringar av mjukvara.

NB2 stöder två stycken Gigabit Ethernet-portar, liksom USB 3.2 Host, USB 2.0 Host/ OTG. Här finns diverse seriella gränssnitt liksom AD- och DAomvandlare, och skärmutgång. Och debugfaciliteter.

I lanseringen knyter Leapfive

ihop NB2 med energi omställningen.

– På sommaren skulle den kunna påminna om att sätta på luftkonditioneringen i förväg, eller hjälpa till med lastbalanse ring av elnätet, skriver Leapfive.

FÖRETAG SOM UTVECKLAR Risc Vprocessorer har ofta ett namn som slutar på just ”fem”. Här är ytterligare en. Leapfive, också kände som Yuefang, grundades i januari 2020. Huvudkontoret ligger i Shunde i Guangdong.

Leapfive har en företagsled ning rekryterad från Google, In tel, Samsung, Huawei och ZTE. Vd och teknikchef är Aglaia Kong som tidigare varit teknik chef både på Google Corporate Network och på Cisco IoT.

Leapfive är ett av de stora namnen inom det kinesiska Risc V-ekosystemet och har fått investeringar på 15 miljarder kronor. Det har en roadmap som sträcker sig till 2024.

Battery Testing Simulation

Load/Source

Many systems installed – ask us more!

Månadens betraktelse

Under mina tre år i rollen som VD för Svensk Elektronik har vi upplevt stora händelser som kra igt påverkat både vår bransch och samhället som helhet. Pandemin förhindrade fysiska möten med många deltagare. Det ledde till att vår mässa, konferenser, kurser och föreningsmöten fick ställas in eller läggas om.

En stor effekt blev utvecklingen av digitala möten. Tekniken tog ett språng och hemarbete ledde till stor e erfrågan på IT-utrustning. En följd av Coronapandemin blev nedstängningar av fabriker och länder, logistikkaos och komponentbrist.

Det hela späddes dessutom på av krig i vårt närområde och oro kring konflikter runt sydkinesiska sjön. Vi ser nu en enorm satsning på att säkra tillgången till halvledare runt om i världen och även i Europa. Det är extremt viktigt att Sverige inte missar tåget och vi har

Sustainable ICT – Minimal use of resources and energy

Sektionen ICT Energy i Svensk Elektronik arrangerar den 29 september ett heldagsseminarium med fokus på energieffektivisering inom ICT. Dagen kommer beröra många intressanta områden. Frågor om stora datacenters energiförbrukning och koldioxidavtryck kommer bla behandlas samt vad man kan göra för att förbättra effektiviteten. Plats för seminariet är i våra lokaler på Storgatan 5, Stockholm. Anmälan görs enkelt via vår hemsida: svenskelektronik.se och är kostnadsfri.

Ny Branschansvarig för Svensk Elektronik – Stefan Jakab

Stefan Jakab tillträder i rollen som branschansvarig för Svensk Elektronik den 1 oktober. Han kommer senast från VVSbranschen (Saniflo) och har stor erfarenhet från telecom och internationellt arbete genom Business Sweden.

därför drivit på ”politiken” att lämna sin, så här långt, passiva inställning.

Vår bransch har på ett övergripande plan ha ett gott orderläge, men lidit av kra iga prisökningar på komponenter, transportkostnader och extremt långa leveranstider.

Att våra energipriser rusat i höjden har nog ingen missat. Viktigt att nu fokusera på energi-effektivisering, missa därför inte seminariet i ”Minimal use of resources and energy”, se nedan.

Nu får Sverige en ny regering och även Svensk Elektronik får en ny ledning!

Jag ser med tillförsikt på denna förstärkning av föreningen och tackar för att ha fått, under 3 år, möjlighet att verka för Sveriges framtida viktigaste näringsgren: svensk elektronikindustri.

Utbildning i Smartare

Svensk Elektronik, först in i framtiden! november ”Regele erlevnad i produktkedjor”. december ”Frågor och Svar”.

Elektronikhandboken 2.0

Under hösten har vi genomfört kurser i Göteborg och Halmstad. Nästa tillfälle sker i Västerås den 25 oktober. Mer info och anmälan finner ni på vår hemsida.

Denna kurs passar dig som o a kommer i kontakt med elektronik. Din roll kan vara utvecklare, tillverkare, kvalitetsansvarig, inköpare, produktledning etc. Oavsett om du har lång eller kort erfarenhet av branschen, så har du mycket att hämta här.

På kursen går vi igenom Elektronikhandboken 2.0 med sina mallar, checklistor och bilagor. Kursen leds av Mats Andersson och Maria Månsson, Svensk Elektronik och är kostnadsfri för föreningens medlemmar. Vid stort intresse kan vi ordna kurstillfälle i närheten till er arbetsplats. Anmäl då gärna intresse till info@svenskelektronik.se

Tillsammans skapar vi branschens framtid. Ditt företag är väl med? Ett medlemskap i Svensk Elektronik stärker dig och ditt företag. www.svenskelektronik.se info@svenskelektronik.se

Stora Elektronikdagen med Summit

Den 13 september träffades branschen på Piperska muren på Kungsholmen. Stort deltagande både på plats och följare på Youtube fick ta del av ett fullspäckat program: Grön elektronik, större framtida innovationsagendor, EU Chips Act, konjunkturanalyser, cybersäkerhet och mycket mer.

Se till att bli medlem, tillsammans skapar vi förutsättningar för en starkare svensk elektronikbransch!

Let us get back to business!

SOON, E XCITING THINGS WILL BE REVEALED

First of a new generation, a combination of eXtremely advanced hardware and eXpanded, superior software, our new engineering achieve ment is on its way. www.rohde-schwarz.com/next-generation