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EON EWS n . 637 - GENNAIO 2020 24 rito della resistenza di on (R ON A). Per i MOSFET a bassa tensione, il valore di R ON A è dominato dalla re- sistenza del canale e dai gate planari con superficie fine, utilizzati nei sistemi in- tegrati su larga scala (LSI) e nei dispositivi di memo- ria per contribuire a ridurre le perdite. Sviluppi come i gate trench e le strutture di gate ad alta densità offrono ulteriori miglioramenti. Per i dispositivi ad alta tensione in cui la resistenza di deriva è il principale contributo al valore di R ON A, le strutture a supergiunzione sono ele- menti importanti ai fini della riduzione delle perdite. Come utilizzare i semiconduttori per migliorare l’efficienza del motore Il controllo del motore è una delle aree che dimostrano come l’attenta selezione della tecnologia dei semi- conduttori possa aiutare gli ingegneri a ridurre il consu- mo energetico dei sottosi- stemi e delle applicazioni. E, con i motori elettrici che rappresentano circa il 40% del consumo complessivo di energia elettrica, rendere le applicazioni a motore più efficienti potrebbe avere un impatto significativo sul con- S econdo l’ Agenzia Inter- nazionale dell’Energia , tra 1971 e 2015 il consumo mondiale di energia elettri- ca è cresciuto di un impres- sionante 400%, principal- mente spinto dall’industria, dai servizi commerciali e pubblici, dall’uso residen- ziale e dai trasporti. Il Glo- bal Energy Statistical Ye- arbook 2018 (stilato dalla società di analisi e consu- lenza sull’energia Enerda- ta ) indica che negli ultimi vent’anni abbiamo assisti- to a livello globale ad un aumento del consumo di energia elettrica da 11.990 a 22.015 terawatt per ora (TWh). Secondo la stessa fonte, il consumo di energia elettrica sta aumentando a un tasso maggiore rispetto ad altre fonti energetiche. Questa tendenza è desti- nata a continuare con l’au- mento della popolazione mondiale e con la crescita della domanda di dispositi- vi, prodotti e sistemi ener- givori. Sullo sfondo di una sempre maggiore richiesta di energia elettrica, si rile- va l’impatto che il nostro consumo di energia ha sul pianeta, la natura finita dei combustibili fossili che an- cora contribuiscono in mi- sura significativa alla pro- duzione di energia elettrica, l’imperativo di passare a fonti energetiche rinnovabili e le richieste dei clienti di continuare a ridurre i co- sti per l’energia. Allo stes- so tempo assistiamo a una crescita significativa delle tecnologie alimentate a bat- teria, dai telefoni cellulari, ai tablet, alle tecnologie in- dossabili, ai dispositivi per l’Internet delle Cose (IoT). Questa combinazione di tendenze e pressioni di carattere pratico, commer- ciale, legislativo e dettate dai consumatori, ha posto l’efficienza energetica in cima all’agenda di proget- to di ingegneri elettronici, sviluppatori, integratori e molti altri soggetti incaricati di creare prodotti e siste- mi elettronici ed elettrici. E questi professionisti si rivol- gono sempre più spesso alle tecnologie e ai proces- si su semiconduttore per trovare aiuto nell’affrontare importanti sfide sul rispar- mio energetico. In generale, i semicondut- tori possono contribuire a migliorare l’efficienza e a ridurre il consumo energe- tico in due modi. In primo luogo, essi stessi possono essere progettati in modo da funzionare con i consumi più bassi possibili. Questa enfasi sul funzionamento a basso consumo è importan- te nei processori di fascia ultra alta impiegati nei ser- ver avanzati, come nel caso dei dispositivi ultra-miniatu- rizzati con il compito di for- nire funzionalità chiave e di gestione dell’alimentazione nei prodotti per l’IoT alimen- tati a batteria. In secondo luogo i semiconduttori, spe- cialmente se combinati con algoritmi di elaborazione in- telligenti, possono fungere da tecnologie abilitanti per migliorare l’efficienza o ri- durre il consumo energetico complessivo di un sotto-as- sieme o di un sistema più grande. Come ridurre i consumi dei semiconduttori I miglioramenti costanti dell’efficienza caratteriz- zano lo sviluppo continuo dei semiconduttori di po- tenza e, non da ultimo, dei MOSFET che sono ora al centro della maggior parte delle applicazioni in cui è richiesta la conversione e la gestione dell’alimentazio- ne. Non sorprende quindi che i produttori di semicon- duttori stiano investendo in modo significativo nel mi- glioramento dell’efficienza di questi dispositivi di com- mutazione. I MOSFET di potenza ri- entrano tipicamente in due categorie; a bassa tensio- ne per applicazioni sotto i 200 V, e ad alta tensione per l’uso sopra i 200 V. Mol- ti sforzi di R&D sono incen- trati sulla minimizzazione delle perdite, attraverso la riduzione della cifra di me- Come i semiconduttori sono diventati i componenti di base fondamentali nei progetti efficienti Ridurre i consumi grazie al silicio P ETER L IEBERWIRTH Grazie all’uso dell’unità vetto- riale integrata (VE – Vector Engine) il tempo di esecuzione è indipendente dalle prestazioni del compilatore e dalle opzioni di ottimizzazione PETER LIEBERWIRTH Vice President Toshiba Electronics Europe T ECNOLOGIE