پاور ڈیوائس مارکیٹ اس وقت کیوں گرم ہے؟

الیکٹرک گاڑیوں (EVs) اور قابل تجدید توانائی کے ذرائع کو اپنانے میں اضافہ پاور سیمی کنڈکٹر آلات پر روشنی ڈال رہا ہے۔ چھوٹے گھریلو الیکٹرانکس سے لے کر بیرونی خلا میں استعمال ہونے والے آلات تک مختلف قسم کے نظاموں کی کارکردگی کا تعین کرنے کے لیے یہ پاور ڈیوائسز ہمیشہ ضروری رہی ہیں۔ لیکن جیسے جیسے کاربن کے اخراج کو کم کرنے کے مطالبات زور پکڑتے جارہے ہیں، ان چپس کی مارکیٹ مسلسل پھل پھول رہی ہے- اس سال 41.81 بلین امریکی ڈالر سے 49.23 تک 2028 بلین امریکی ڈالر تک، کے مطابق مورڈر انٹلیجنس.

EVs، قابل تجدید توانائی، اور کلاؤڈ کمپیوٹنگ مارکیٹوں میں ترقی کے ساتھ ساتھ موبائل ایپلی کیشنز میں ہونے والا دھماکہ زیادہ پیچیدہ اور موثر SoCs اور سسٹمز کے مطالبات کو بڑھا رہا ہے۔ اس کے نتیجے میں بجلی کے آلات میں کارکردگی اور طاقت کی کثافت کی مانگ بڑھ جاتی ہے۔ سلیکون کاربائیڈ (SiC) اور گیلیم نائٹرائڈ (GaN) مواد کو چیلنج سے نمٹنے کے لیے اپنایا جا رہا ہے، جو زیادہ طاقت کی کثافت کے ساتھ، لیکن ڈیزائن کی بڑھتی ہوئی پیچیدگی کے ساتھ زیادہ موثر آلات فراہم کرتے ہیں۔ اس بارے میں مزید جاننے کے لیے پڑھیں کہ پاور سیمی کنڈکٹرز کو تیار کرنے کے لیے کیا ضروری ہے جو برقی طاقت کو مؤثر طریقے سے تبدیل اور کنٹرول کرتے ہیں۔

نئے مواد چھوٹے فارم کے عوامل پر اعلی کارکردگی لاتے ہیں۔

پاور سیمی کنڈکٹر سوئچز اور کنٹرول میکانزم پاور کو ایک فارم سے دوسری شکل میں منتقل کرتے ہیں، ایک اینڈ سسٹم کو ریگولیٹڈ اور کنٹرولڈ پاور سپلائی کرتے ہیں۔ روایتی طور پر، پاور ڈیوائسز میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر (MOS) ٹیکنالوجی کے ساتھ تیار کی گئی ہیں۔ مثال کے طور پر، پاور MOSFETs (یا MOS فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر) سرکٹس میں ہائی کرنٹ یا پاور کو کنٹرول کرتے ہیں اور عام طور پر مجرد اجزاء کے طور پر پاور سپلائیز اور موٹر کنٹرولرز کو سوئچ کرنے میں پائے جاتے ہیں۔ پاور مینجمنٹ ICs (PMICs)، جو یا تو معیاری سلکان چپس میں سرایت کرتے ہیں یا اسٹینڈ اسٹون ڈیوائسز کے طور پر استعمال ہوتے ہیں، ڈی سی سے ڈی سی کنورژن، بیٹری چارجنگ اور وولٹیج اسکیلنگ سمیت افعال انجام دیتے ہیں۔ PMICs ایک MOS پر مبنی مارکیٹ ہے۔

تاہم، SiC اور GaN کو اب ان کی کم مزاحمتی صلاحیت کے ساتھ ساتھ اعلی درجہ حرارت پر کام کرنے اور زیادہ سوئچنگ فریکوئنسی استعمال کرنے کی صلاحیت کی وجہ سے اپنایا جا رہا ہے۔ دونوں مواد اعلی کارکردگی اور طاقت کی کثافت فراہم کرتے ہیں۔ SiC EVs اور پلگ ان ہائبرڈ EVs کے لیے دلچسپی حاصل کر رہا ہے اور اسے بڑے ٹرانسپورٹ سسٹمز، جیسے کہ ٹرین، ٹرک، ہوائی جہاز اور کشتیوں کے لیے تلاش کیا جا رہا ہے۔ دہائی کے اختتام تک، SiC کے پاور ڈیوائسز میں سرکردہ مواد ہونے کی توقع ہے۔ لیپ ٹاپ چارجرز کے ڈیزائنرز MOS سے GaN میں منتقل ہو رہے ہیں کیونکہ بجلی کی فراہمی زیادہ قابل اعتماد کے ساتھ چھوٹی اور زیادہ موثر ہو سکتی ہے۔

طاقت کو بہتر بنانے کے لیے، کارکردگی کا سب سے اہم پہلو آن مزاحمت ہے۔ مزاحمت گرمی کا سبب بنتی ہے، بجلی کے نقصان کی نمائندگی کرتی ہے۔ جب ٹرانجسٹر آن ہوتا ہے تو ان پٹ سے آؤٹ پٹ تک کیا مزاحمت ہوتی ہے؟ MOS کے مقابلے میں، SiC اور GaN دونوں کی مزاحمت کم ہے، جو انہیں سسٹم میں زیادہ کارکردگی چلانے کے لیے پرکشش بناتی ہے۔

زیادہ موثر آلات کے لیے ڈرائیو، چاہے وہ MOS، SiC، یا GaN میں ہو، ON مزاحمت کو کم کرنے کے لیے بڑے ڈیزائن کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے نتیجے میں ڈیوائس کے یکساں طور پر آن ہونے کو یقینی بنانے کا ایک ڈیزائن چیلنج پیدا ہوتا ہے۔ اگر آلے کے کسی حصے کو آن ہونے میں زیادہ وقت لگتا ہے، تو کل کرنٹ اس حصے سے گزرتا ہے جو آن کیا جاتا ہے، جس کی وجہ سے کرنٹ کی کثافت متوقع سے زیادہ ہوتی ہے اور اس کی وشوسنییتا متاثر ہوتی ہے۔

پاور ڈیوائسز کی پیچیدہ روٹنگ کی وجہ سے، کارکردگی اور وشوسنییتا کا درست تجزیہ کرنے کے لیے کئی مخصوص ٹولز منظرعام پر آئے ہیں۔ تاہم، جیسے جیسے ڈیزائن کا سائز بڑھتا ہے، ان میں سے بہت سے ٹولز میں مطلوبہ صلاحیت کی کمی ہوتی ہے۔ مزید برآں، مکمل تجزیہ فراہم کرنے کے لیے، پیکیج کے اثرات کو شامل کرنا ضروری ہے۔

واضح طور پر، بے لگام مسابقتی دباؤ اور جارحانہ ٹائم ٹو مارکیٹ اہداف کے ساتھ، قابل اعتماد، دیرپا پاور ڈیوائسز بنانے کے لیے ایک زیادہ موثر طریقہ کی ضرورت ہے جس کی بہت ساری ایپلی کیشنز کی ضرورت ہوتی ہے۔

پاور ڈیوائسز کو بہتر بنانے کا حل

ایک ایسا حل جو پاور ڈیوائسز کو بہتر بنانے کے عمل کو خودکار بناتا ہے معیار کے اہداف کی فراہمی کے دوران ٹرناراؤنڈ کے اوقات کو کم کرنے میں ایک طویل سفر طے کرے گا۔ Synopsys پاور ڈیوائس ورک بینچ ایسا ہی ایک حل ہے. پاور ٹرانزسٹروں کو بہتر بنانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا، پاور ڈیوائس ورک بینچ پیچیدہ دھاتی جڑوں کے اندر مزاحمت اور کرنٹ کے بہاؤ کا احتیاط سے تجزیہ کرکے اور ان کی تقلید کرکے کارکردگی اور وشوسنییتا کو بڑھاتا ہے۔ انجینئرز اپنے ڈیزائن کو رقبہ، وشوسنییتا، وقت اور درجہ حرارت سمیت پیرامیٹرز کے لیے بہتر بنا سکتے ہیں۔ ہائی تھرو پٹ سمولیشن انجن کی خصوصیت کے ساتھ، یہ حل خود بخود الیکٹرو مائگریشن کی خلاف ورزیوں کو درست کر سکتا ہے اور شناخت کر سکتا ہے کہ کارکردگی اور وقت کو بہتر بنانے کے لیے ڈیزائن کی ترتیب کو کہاں بہتر کرنا ہے۔

یہ کوئی تعجب کی بات نہیں ہے کہ ابھی پاور الیکٹرانکس کا بازار اتنا گرم کیوں ہے۔ بہت سارے علاقوں میں پاور ڈیوائسز صرف ضروری ہیں۔ بیٹری سے چلنے والے آلات کی صف جو ہم روزانہ استعمال کرتے ہیں وہ ان کی نشوونما کے کلیدی محرک ہیں، جیسا کہ گاڑیوں کی بجلی اور قابل تجدید توانائی میں بڑھتے ہوئے رجحانات ہیں۔ تاہم، ڈیوائسز خود مزید پیچیدہ ہوتی جارہی ہیں کیونکہ انجینئرز موثر کارکردگی اور چھوٹے سائز کے تقاضوں کو پورا کرتے ہوئے زیادہ فعالیت کو سنگل چپس میں پیک کرنے کی کوشش کرتے ہیں۔ پاور ڈیوائس ورک بینچ جیسا ایک مکمل پاور آپٹیمائزیشن حل ان چیلنجوں سے نمٹتا ہے، اور ساتھ ہی نئے مواد کے ذریعے پیش کیے گئے مسائل جو ان آلات کو مزید موثر بنانے میں مدد کرتے ہیں۔