Power Integrations nâng công nghệ GaN PowiGaN lên 2.200 V — mở đường cho trạm sạc xe điện và hạ tầng năng lượng cao áp thế hệ mới

Theo ChargedEVs, Power Integrations — công ty bán dẫn có trụ sở tại Mỹ — vừa đạt một cột mốc quan trọng khi nâng định mức điện áp của công nghệ gallium nitride (GaN) mang tên PowiGaN lên tới 2.200 V. Đây được cho là mức định danh cao nhất trên thị trường GaN thương mại hiện nay, vượt xa các giải pháp cạnh tranh và mở ra tiềm năng lớn cho lĩnh vực xe điện, trạm sạc siêu nhanh cũng như hạ tầng năng lượng cao áp.

Công nghệ GaN 2.200 V — bước tiến vượt bậc so với silicon truyền thống

GaN (gallium nitride) là vật liệu bán dẫn thế hệ mới, cho phép các bộ chuyển đổi công suất hoạt động ở tần số chuyển mạch cao hơn đáng kể so với silicon truyền thống. Nhờ đó, các linh kiện thụ động như cuộn cảm và tụ điện có thể được thu nhỏ kích thước, giúp toàn bộ hệ thống đạt mật độ công suất (power density) cao hơn trong khi vẫn duy trì hiệu suất vượt trội.

Power Integrations khẳng định công nghệ PowiGaN 2.200 V có ưu thế rõ rệt so với hai giải pháp phổ biến hiện nay:

• Silicon carbide (SiC) — vốn thống trị phân khúc điện áp cao nhưng có nhược điểm về mật độ công suất khi so với GaN.
• Mảng GaN điện áp thấp xếp chồng (stacked GaN arrays) — giải pháp dùng nhiều chip GaN điện áp thấp ghép nối tiếp, nhưng đi kèm sự phức tạp trong thiết kế và rủi ro về độ tin cậy.

Với định mức 2.200 V trong một chip đơn, PowiGaN cho phép thiết kế mạch chuyển đổi đơn tầng (single-stage topology) đơn giản hơn, giảm số lượng linh kiện và nâng cao độ tin cậy tổng thể của hệ thống.

Ứng dụng rộng rãi từ xe điện đến trung tâm dữ liệu

Công nghệ PowiGaN 2.200 V nhắm đến bốn lĩnh vực trọng điểm:

• Hệ thống pin và nguồn phụ trợ trên xe điện (EV) — đặc biệt phù hợp với kiến trúc 800 VDC và các nền tảng điện áp cao hơn đang được phát triển.
• Trung tâm dữ liệu cao áp — nơi kiến trúc 1.500 V đang dần trở thành xu hướng để đáp ứng nhu cầu năng lượng khổng lồ từ AI và điện toán đám mây.
• Năng lượng tái tạo — bộ nghịch lưu (inverter) cho điện mặt trời và điện gió quy mô lớn.
• Hạ tầng truyền tải điện một chiều cao áp (HVDC) — xương sống của lưới điện hiện đại.

Trước đó, các phiên bản định mức thấp hơn của PowiGaN đã được triển khai thực tế. Chip 1.700 V được tích hợp trong nguồn phụ trợ tại các trung tâm dữ liệu, trong khi phiên bản 1.250 V cung cấp giải pháp đơn giản thay thế cho mảng GaN xếp chồng trong kiến trúc 800 VDC — mức điện áp phổ biến trên nhiều mẫu xe điện cao cấp hiện nay.

Nhà phân tích Roy Dagher từ Yole Group nhận định thị trường linh kiện GaN công suất có thể đạt quy mô khoảng 87.500 tỷ VND (3,5 tỷ USD) vào năm 2031. Bước tiến lên 2.200 V cho phép GaN lấn sân vào phân khúc điện áp cao — vùng mà SiC vốn chiếm ưu thế tuyệt đối trong nhiều năm qua.

Ý nghĩa với thị trường Việt Nam

Tại Việt Nam, hạ tầng sạc xe điện đang phát triển nhanh chóng. Theo dữ liệu trên TramSac.me, hơn 17.000 trạm sạc đã được cập nhật trên bản đồ, với V-Green triển khai 99 siêu trạm sạc dọc quốc lộ. VinFast cũng đang đẩy mạnh kiến trúc 800 V trên các dòng xe thế hệ mới.

Công nghệ GaN cao áp như PowiGaN 2.200 V có thể tác động tích cực đến thị trường Việt Nam theo nhiều cách:

• Trạm sạc siêu nhanh nhỏ gọn hơn — bộ chuyển đổi công suất sử dụng GaN có kích thước nhỏ hơn đáng kể, giúp giảm chi phí xây dựng và diện tích lắp đặt trạm sạc.
• Hiệu suất chuyển đổi cao hơn — ít tổn hao năng lượng hơn đồng nghĩa với chi phí vận hành thấp hơn cho các nhà khai thác trạm sạc.
• Hỗ trợ hạ tầng năng lượng tái tạo — Việt Nam đang đẩy mạnh phát triển điện mặt trời và điện gió, nơi bộ nghịch lưu GaN có thể nâng cao hiệu suất chuyển đổi.

Bạn có thể tra cứu vị trí các trạm sạc trên toàn quốc tại TramSac.me/tram-sac.

Tổng kết

Việc Power Integrations nâng công nghệ PowiGaN lên 2.200 V đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong cuộc đua bán dẫn công suất. Khi xe điện ngày càng chuyển sang kiến trúc điện áp cao và nhu cầu sạc siêu nhanh tăng vọt, những đột phá về vật liệu bán dẫn như GaN sẽ đóng vai trò then chốt trong việc xây dựng hạ tầng sạc hiệu quả, nhỏ gọn và tiết kiệm chi phí hơn — không chỉ trên thế giới mà còn tại thị trường Việt Nam đang bùng nổ.

Nguồn: ChargedEVs