Новий напівпровідниковий матеріал GaN дає змогу зробити підсилювач легшим і компактнішим без втрати потужності — технологія має перейти у серійне виробництво Porsche з 2027 року
Від лабораторного прототипу до серійного автомобіля
Автомобільна аудіосистема зазвичай асоціюється передусім із якістю звучання, кількістю динаміків та потужністю підсилювача. Однак за звуком, який чує водій і пасажири, стоїть складна електроніка, де навіть невеликі зміни компонентів можуть впливати на масу, габарити та енергоефективність автомобіля.
Porsche разом із Університетом Штутгарта працює над технологією, яка може змінити конструкцію автомобільних підсилювачів. Йдеться про використання нітриду галію (GaN) — напівпровідникового матеріалу, здатного забезпечувати вищу ефективність і щільність потужності порівняно з традиційними кремнієвими компонентами.
Першим автомобільним застосуванням цієї технології стане система Burmester 3D High-End Surround Sound. У ній GaN-чип використовується для перетворення напруги, необхідного для роботи 400-ватного підсилювача сабвуфера.
Серійне виробництво такої системи Porsche планує розпочати у 2027 році.
Менше тепла — менше маси
Головна перевага нітриду галію полягає не лише у високій потужності. GaN-транзистори можуть працювати на вищих частотах перемикання і мають менші втрати під час перетворення електроенергії, ніж аналогічні кремнієві компоненти.
Це означає, що електроніка виділяє менше тепла. Відповідно, для її охолодження не потрібні настільки масивні компоненти.
У підсилювачі Burmester використання GaN дозволило приблизно на 20 відсотків зменшити масу радіатора. Одночасно можна зменшити розміри пасивних компонентів — конденсаторів та індуктивностей. У результаті весь підсилювач стає легшим і компактнішим.
Для спортивного автомобіля така економія має практичне значення. Зменшення маси дозволяє ефективніше використовувати простір і потенційно позитивно впливає на енергоспоживання автомобіля.
Є й екологічний аспект. Менший радіатор потребує менше алюмінію, виробництво якого є доволі енергоємним. Таким чином, нова електронна технологія дає змогу скоротити не лише масу компонентів, а й ресурсні витрати на їх виготовлення.
GaN може вийти за межі аудіосистеми
Ідея використати переваги нітриду галію в автомобілі Porsche виникла ще в середині 2023 року. Навесні 2024-го фахівці компанії з аудіо, напівпровідникових технологій та сталого розвитку спільно з Інститутом надійних силових напівпровідникових систем Університету Штутгарта розпочали створення прототипу GaN-підсилювача сабвуфера.
Після роботи з міжнародним виробником чипів та партнером з розробки аудіосистем команда Porsche створила готовий до серійного виробництва компонент. У межах проєкту компанія також подала кілька патентних заявок.
Втім, аудіосистема може бути лише першим етапом. Нітрид галію особливо цікавий там, де необхідно перетворювати електроенергію. Тому Porsche вже розглядає його використання в інших автомобільних системах.
Одним із перспективних напрямів називають високовольтні електричні системи. Для електричних спортивних автомобілів, де ефективність силової електроніки та маса компонентів мають особливе значення, GaN може стати важливою технологією.
Історія з новим підсилювачем Burmester насправді виходить далеко за межі автомобільного звуку. Porsche використовує аудіосистему як своєрідний полігон для технології, яка в майбутньому може знайти застосування в різних електронних системах автомобіля.
