Elektroniktidningen september 2019

NR 9 SEPTEMBER 2019

ELEKTRONIK TIDNINGEN

TEMA: POWER

Det är inte bara den svenska elmixen som gör Northvolts kommande batterifabrik i Skellefteå miljövänlig. Europas första gigafabrik dokumenteras noggrant för att kunna kopieras i fler exemplar. /12–13

HÄR SKAPAS VÄRLDENS RENASTE BATTERIER FANNY BJÖRK:

INCELL:

Hon tar SiC från labbet till kunderna

Bygger säker reservkraft av cylinderceller

/16–19

/20–21

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

Infraröd termostapel Triboelektricitet Magnetisk position Geststyrning Mellankoppling Rektifierande antenn Uppkopplat moln Frikopplat nätverk Hybrid Envelope-spårsignal Re-Entrant Leveraged-design Inbäddad logik TEG:er Passiva komponenter Logik-ekosystem Third-Order-sensor Klocka/tidtagning Minne Filter SoC Värmehantering Klass-G-förstärkare Decimerad effekt/effektivitet Mikrovågor Bluetooth Fjärrstyrning FPGA DDS Batterier Enheter med betastrålning MiWi-sändtagare Nanogeneratorer AMR Återvinna radiovågor Ask-mottagare Transformatorer Sol Sensor 2-vägsfjärr Simplex-överföring ADC Potentiometrar Gränssnitt NFC Frekvenssyntetisatorer Oscillatorer Lågspänning PMIC Reläer WPC-certifierad Smarta enheter Kondensatorer Elektromekaniska Optoisolatorer ZigBee Halvledare EMI Verktyg Maskinvara Kabel

Halvledare Passiva komponenter Elektromekaniska Ström Kretsskydd Automatisering Kontakter Mellankoppling Hypersnabb IoT Strömställare RFID TMR-magnetsensorer RF riktade kopplare Bipolär digital låssensor Logik Digitala flerpoliga Kristaller AR Jordvänlig skärm Inbäddad mobilt IO-länk Solenoider Närhetssensor Kapacitiv beröring Inbäddade datorer Gränssnitt för termokopplare PIR-sensor SPI-gränssnitt Linjär Ultralåg effekt Smalband Mesh-nätverk VR Keyfob Isolatorer MCU:er RF-utvärdering Utvecklarkort RF-antenner Axellutning Zettabyte-eran I2C Processautomatisering med robotar Arkitektur för mikroservice Rezence-kompatibel XCVR Uppslukande upplevelse AI Sakernas internet Na-TECC 3D-ombyggnad Kvantdator Shunt Sense Tryckfri Teknik för smarta hem 5G-mobilt Energiupptagning Motorer Datainsamling

Tidningshuvud

05-12-12

14.29

INNEHÅLL ETN 9/19

Sida 1

Utges av Elektroniktidningen Sverige AB adress: Folkungagatan 122, 4 tr, 116 30 Stockholm. telefon: 08-644 51 20 | www.etn.se bankgiro: 5456-3127 redaktion: Anna Wennberg (ansv. utg.), Per Henricsson, Jan Tångring. grafisk formgivning och layout: Joakim Flink, TYPA jocke.flink@typa.se annonser: Anne-Charlotte Sparrvik, 0734-17 10 99 | e-post: ac@etn.se prenumeration: webb: etn.se/pren | e-post: pren@etn.se telefon: 08-644 51 20

26 30

6

Anna Wennberg Bevakar analogt, opto och kommuni­kation, kraft, sen­so­rer, distri­bution, medicinsk elektronik och minnen. anna@etn.se | 0734-17 13 11

31

22

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

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

Anne-Charlotte Sparrvik Ansvarar för sälj- och ­marknadsföring. ac@etn.se | 0734-17 10 99 © Elektroniktidningen 2019 upplaga: 13 500 ex (exkl. emagasin) Allt material lagras elektroniskt. issn 1102-7495 Organ för SER, Svenska Elektrooch Dataingen­jörers Riksförening, www.ser.se Tidningen trycks på miljövänligt papper hos Sörmlands Printing Solutions AB. omslagsbilden: Northvolts renrum i Västerås. foto: Northvolt

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

4 6

14 22

10

26

Håller koll på alla standarder För att en produkt ska gå att sälja behöver den uppfylla en rad regulativa standarder. Lundabaserade Soreco har skapat en databas som håller reda på allt. Tyskt acceleratorprogram ger svensk kiselkarbidsensor trovärdighet Sensic är ett av fyra företag som valts ut för att delta i tyska Heraeus nyinstiftade inkubator­ program. Under tre månader får Kistaföretaget ­tillgång till mångmiljardkoncernens interna ­resurser och kontaktnät.

Det går bra för elektronikindustrin De sex senaste åren har elektronikbran­ schen vuxit snabbare och anställt fler människor än den genomsnittliga svenska indu­ strin. Det visar en färsk kartläggning från Bisnode.

Så ska EU bygga superbatteri Forskare vill ersätta sig själva med en intelligent automat som söker efter ny batteriteknik. EXPERT: Så får du energilagringssystemet att leva 30 procent längre Stefano Gallinaro, på Analog Devices, skriver om hur ett modernt batteriövervaknings­ system, med balansering av celler och isolerad kommunikation, kan utnyttja fördelarna med nya litiumbaserade batteritekniker. EXPERT: Japansk hybridprocess ger extremt strömsnåla styrkretsar Renesas har utvecklat en halvledar­ process som gör att det går att undvika beroendet mellan processgeometri och effektförbrukning, skriver Graeme Clark, Renesas Electronics Europe.



START BLOCKET

Håller koll på alla standarder För att en produkt ska gå att sälja behöver den uppfylla en rad regulativa standarder som dessutom uppdateras eller förändras med ojämna mellanrum. Lundabaserade Soreco har skapat en databas som håller reda på allt.

Översikten visar alla registrerade produkter med tillhörande standarder liksom status för dessa.

L

ösningen kan synas självklar: ett webb­aserat verktyg där man lägger in sina produkter och kopplar dem till relevanta standarder och certifieringar. Fast hittills har det inte funnits något kommersi­ ellt verktyg för uppgiften. – Vår erfarenhet är att det finns en senior person, oftast en man, som har stenkoll, säger Ingemar Thulin på Soreco. Testprotokoll och annan dokumentation är normalt samlade i Excelark, foldrar och pärmar på ett sätt som passar den som skapat systemet. Det leder till problem när någon annan ska ta över. – Vi tror att det kommer att finnas ett behov av att digitalisera den här typen av tjänster. Dessutom kräver regelverken ofta att mätprotokoll och annan dokumentation ska sparas i tio år, och gå att plocka fram på beställning.

S O R E CO S LÖ S N I N G kallas Regmat.com eller Regulatory Management Tool, och har tillkommit som ett resultat av Sonys senaste sparpaket i Lund. Ingemar Thulin och John Berntsen, som grundat Soreco, arbetade på mobiljätten. – Vi började fundera på vad vi skulle göra. Vi ville utveckla den kompetens vi hade. Men vägen till Regmat var inte spikrak. Den första idén var att bygga en tjänst som skulle identifierade vilka standarder som en ny produkt måste följa. Av olika anledningar bytte de spår till att istället skapa en tjänst som följer upp testade produkter och håller reda på vilka standarder de är testade mot. I botten finns en databas med standarder som behövs för att uppfylla bland annat RoHS, RED-, WEEE- och Reach-direktiven i Europa, men också för deras motsvarig­ heter i USA och Kina. Soreco uppdaterar standarderna vartefter de utvecklas eller det tillkommer nya. S O M A N VÄ N D A R E lägger man in sina produk­ ter och specificerar vilka standarder de ska följa plus vem som är ansvarig för produk­ ten. Det går också att länka till dokument som ligger på externa servrar, exempelvis



En enskild produkt med status för de standarder den testats enligt.

Det går att ta upp enskilda standarder och bland annat se deras giltighetstid.

testprotokoll. Det finns också länkar till de standarder man kryssat för. När allt är klart får man en lista där produkterna är markerade som gröna, gula eller röda. Grön betyder att produkten uppfyller alla Ingemar Thulin standarder, och det är fritt fram att sälja den. Gul innebär att man behöver göra något för att produkten ska kunna fortsätta att säl­ jas. Det kan exempelvis vara en standard som är på väg att ersättas av en ny version vilket kan kärva nya tester. Den röda ”lampan” tänds om man inte vidtagit åtgärder utan produkten bryter mot en standard. Tjänsten passar för alla som utvecklar och tillverkar produkter och för företag som im­ porterar och säljer till konsumenter, såsom Ikea och Biltema, men också alla webbutiker

John Berntsen

som skickar varorna direkt från Kina. – Vi skulle kunna leverera mycket intressanta tjänster till den typen av företag. Tittar man längre fram ser duon en möjlighet för bland annat testhus att annonsera om sina tjänster via Regmat.

E X A K T VA D TJ Ä N S T E N KO S TA R vill de inte prata om men det handlar om en årlig avgift som baseras på antalet produkter. Den kommersiella lanseringen ska ske i december men redan nu går det att skapa ett konto och testa kostnadsfritt. – Det återstår att åtgärda några mindre saker men i det stora hela finns det mesta på plats, skicka en mail så kan vi ordna ett konto, säger Ingemar Thulin. PER HENRICSSON

per@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

Du väljer—kärnan, prestandan och funktionerna Skalbar prestanda för varierande behov

Har dina konstruktionsbehov förändrats – igen? Låt Microchip hjälpa dig att sätta stopp för den frustration och bortkastade tid som sådana förändringar leder till. Microchip är den enda halvledarleverantören som innoverar över 8-, 16- och 32-bitars styrkretsar, digitala signalstyrkretsar och mikroprocessorer. Våra uppåt kompatibla arkitekturer sparar resurser i form av den tid och de investeringar som spenderas på kodutveckling. Vårt ekosystem för utveckling möjliggör dessutom att ett gemensamt ekosystem kan utnyttjas för flera olika konstruktioner. Förändrade konstruktionsbehov behöver inte leda till krångel; se hur Microchip gör det enkelt.

Förenkla livet på www.microchip.com/Scalable

Microchips namn och logotyp samt Microchip-logotypen är registrerade varumärken tillhörande Microchip Technology Incorporated i USA och andra länder. Alla andra varumärken är respektive registrerad ägares egendom. © 2019 Microchip Technology Inc. Eftertryck förbjudes. DS30010186A. MEC2290A-SWE-07-19

START BLOCKET

Fyrmannaföretaget ­Sensic är ett av fyra företag som valts ut för att delta i tyska Heraeus nyinstiftade ­inkubatorprogram. Under tre månader får Kistaföretaget tillgång till mångmiljardkoncernens interna resurser och kontaktnät. Tillsammans ska företagen arbeta fram en prototyp som ska demonstreras för ­Heraeus management i ­mitten av november.

D

et var Heraeus som hit­ tade oss. Det hade bevakat oss i ett antal år, säger en påtagligt glad Olle Westblom på telefon. Heraeus är nog okänt för de flesta men omsätter drygt 200 miljarder kronor och har över 15 000 anställda. Företaget är familjeägt och gör lite av varje inklusive kvartsstavar till fiber­ optik och partikelsensorer till fordon. Tanken med acceleratorpro­ grammet är att hitta teknik som kompletterar den egna och kan leda till att företaget lyfter sig i näringskedjan. – Vinsten för oss är att vi får en samarbetspartner som ger resurser och trovärdighet mot kunderna.

I N N A N P R O G R A M M E T drog igång fick tre av Hereaus affärsområ­ den specificera vad de ville kom­ plettera med och sedan startade

Tyskt acceleratorprogram ger svensk kiselkarbidsensor trovärdighet en global sökning. Resultatet blev en lista på 1 200 företag. Via intervjuer och annan informa­ tionsinsamling kokade den ner till 100. I nästa steg reducerades den till 30 och slutligen bjöds tio företag in till huvudkontoret i Hanau där de fick presentera sig. Sensic var ett av de fyra bolag som sedan valdes ut till ett tre­ månadersprogram som bland annat ska resultera i en demon­ stration den 15 november. Vad som händer därefter är inte bestämt. Det är dessutom första gången Heraeus genomför den här typen av program, men rimligt att anta är att det leder till någon typ av partnerskap genom licensiering eller ett gemensamt bolag. I korten finns också ett möjligt uppköp. – Man kan se de här tre månaderna som en teknisk due diligence som ger oss möjlighet att visa hur tekniken fungerar. Vinsten ger dock inga rena

pengar utan Sensic får tillgång till Hereaus interna resurser och nätverk. Företaget betalar för en demonstrator och den tid som managementkonsulten PWC:s kontor i Frankfurt bidrar med. – De coachar oss med andra saker än det tekniska. S E N S I C G R U N D A D E S redan 2007 för att kommersialisera den forskning som bedrivits vid Lin­ köpings Universitet. Företaget fick snabbt fram sensorer men verksamheten har tidvis gått på sparlåga. I samband med att Olle Westblom kom in i början av 2016 skedde en omstart och tempot skruvades upp. Idag är företaget inne på den sjätte sensorgenerationen och det finns både referensinstal­ lationer och potentiella kunder som testar sensorerna. Det som gör dem speciella är att de tål höga temperaturer och tuffa miljöer vilket gör sensorer­

FAKTA

Tål rök och hetta Gassensorn baseras på en fälteffekttransistor i kiselkarbid där ett katalytiskt material beläggs ovanpå gate-kontakten. Materialet reagerar på gaserna vilket i sin tur förändrar transistorns egenskaper så att en varierande gaskoncentration ger en varierande ström mellan source och drain. Genom att kombinera flera



transistorer med olika katalytiska material i samma kapsel går det att mäta flera gaser som kolmonoxid och syre eller kväveoxid och ammoniak. Kapseln innehåller också ett litet termoelement för att hålla temperaturen konstant. Kistabaserade Ascatron tillverkar kiselkarbidtransistorerna medan beläggningen av det katalytiska

skiktet, en metallisering av olika ämnen, görs på Linköpings universitet. Som av en händelse är Heraeus världen största leverantör av metallerna. Sedan kapslas komponenterna för att klara industriella miljöer med höga temperaturer och vibrationer.

na perfekta för både processin­ dustrin och fordonsbranschen. Exempelvis finns en installa­ tion i ett svenskt stålverk där den kombinerade k­ olmonoxidoch syresensorn är avsedd att användas för att optimera förbränningen av koksugnsgaser i valsverket. Därigenom kan energiförbrukningen reduceras liksom utsläppen räknat per ton producerat material. En amerikansk biltillverkare har köpt ammoniaksensorer för att undersöka hur de kan fungera i kommande system för avgas­ rening. Utvärderingen är ännu inte klar. G Å R M A N L Ä N G R E tillbaka i tiden finns bland annat en ­installation av en kolmonoxidsensor på en pelletspanna i Täby som levererat data varje sekund sedan början av 2016. – Den går fortfarande trots att vi varken gjort rent eller kalibrerat om den så jag är inte orolig för att tekniken inte skulle fungera, säger Olle Westblom. Finansieringen har hittills bestått i mjuka pengar från bland annat Vinnova plus mindre summor från Almi och del­ ägarna. Just nu pågår ytterligare en finansieringsrunda som ska ge mellan tre och fem miljoner kronor, men senare i höst vill företaget ta in ett större belopp.

PER HENRICSSON per@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

SMALLER STRONGER FASTER

SiC: FROM NICHE TO MASS MARKET As technology driver ROHM has pioneered in SiC development. Meanwhile, SiC power semiconductors have a high acceptance in the mass market. We produce SiC components in-house in a vertically integrated manufacturing system and thus guarantee the highest quality and constant supply of the market. Together with our customers in the automotive and industrial sector, we are shaping the power solutions of the future. SMALLER inverter designs reducing volume and weight

AUTOMOTIVE

INDUSTRIAL

STRONGER performance by higher power densities

FASTER charging and efficient power conversion

www.rohm.com

Candor är en leverantör av specialkemikalier, metaller och utrustning för ytbehandlings-, verkstadsanodiseringlackering och elektronikindustrin. Candor utvecklar och tillverkar anläggningar för kontinuerlig ytbehandling av tråd och band, konventionella doppanläggningar och vattenrening. Candor är ett privatägt företag med tillverkning och huvudkontor i Norrköping, dotterbolag i alla nordiska länder samt agenter i Europa, Asien och USA. Läs mer på www.candorsweden.com Vi söker

Affärsorienterad säljare/ tekniker med kombinerat produktområdesansvar elektronik/anodmetall Bakgrund: Vi söker en säljare/tekniker. Du arbetar redan idag med elektronikytbehandling och anodmetall alternativt har erfarenhet av affärsområdena och som drivs av utmaningar och affärer. Vi är en ledande aktör inom vår nisch där arbetet erbjuder en spännande möjlighet till att axla ett produktområde med specifika och väl inarbetade produkter. Arbetsuppgifter: Som affärsorienterad säljare/tekniker blir din uppgift att utveckla kontakterna med existerande och potentiella kunder inom våra affärsområden. Du kommer att genomföra kundspecifika utbildningar och driva egna teknikprojekt. Du får ett tydligt produkt/leverantörsansvar och stora möjligheter att bidra till vidareutveckling av affärsområdena. Det är både spännande och utvecklande att arbeta hos oss där arbetsdagarna innehåller både teknik och affärer i en kreativ miljö. Möten med kunder och medarbetare ger dig stimulans för fortsatt utveckling. Kvalifikationer: Vi söker dig som har erfarenhet inom ovanstående affärsområden, kunskaper inom produktionsteknik, vilja och intresse av att arbeta med säljprojekt. För att lyckas med arbetet behöver du vara självgående, initiativrik och metodisk. Vi ser gärna sökande från Östergötland, Närke alternativt Mälardalen. Då verksamheten är internationell är engelska i tal och skrift ett krav. Körkort B är ett krav. Villkor: Vi erbjuder ett fritt arbete med utrymme för egna initiativ och direkt ansvar. Beroende på anställningsort ger vi möjlighet till kontor i bostaden. Tjänsten är en tillsvidareanställning direkt hos Candor Sweden AB i Norrköping. För frågor om tjänsten och Candor vänligen besök Candors hemsida på www.candorsweden.com eller kontakta vår försäljningschef Jörgen Pettersson på 070-573 92 29, jorgen.pettersson@candorsweden.com



KTH-forskarnas accelerometer på en tiokrona för storleksjämförelse.

KTH visar krympt MEMS Världens minsta accelerometer är vad forskare på KTH tagit fram. Den är byggd i grafen, vilket enligt forskarna bäddat för den minimala storleken. I framtiden kan tekniken komma att användas i allt från mobiler till övervakningssystem för hjärt- och kärlsjukdomar samt kroppsnära teknik.

kunnat skalas ner rejält, eftersom materialet är nere på atomnivå i tjocklek samtidigt som de elek­ triska och mekaniska egenskaper är oerhört bra. – Här har vi lyckats skapa en piezoresistiv NEMS-accelero­ meter som är mindre än de bästa MEMS-accelerometrarna som finns idag, men med bibehållen finkänslighet, säger Xuge Fan.

– Grafen är ett mycket lovande I F R A M T I D E N kan tekniken kom­ tvådimensionellt material för ma att användas i mobiltelefoner nano-elektromekaniska system, för navigation, mobilspel och säger Xuge Fan i ett pressmed­ stegräknare, övervakningssys­ delande. tem för hjärtsjukdomar Xuge Fan är forskare och i kroppsnära teknik vid avdelningen för mik­ – exempelvis i kläder ro- och nanosystem på som kan övervaka män­ KTH och en av dem som niskokroppens rörelser. tagit fram den minimala – Baserat på de grafenbaserade accelero­ undersökningar och metern. jämförelser vi gjort kan Xuge Fan Det är en MEMS i vi säga att detta är den nanoskala, vilket kallas NEMS minsta inrapporterade accelero­ som är kort för nano-elektro­ metern i världen, säger Xuge Fan mekaniska system. i pressmeddelandet. Accelerometern är gjord i ANNA WENNBERG anna@etn.se grafen. Det har gjort att den

Sverige får 5G-lag Regeringen har lagt fram ett lagförslag som kan stoppa Huawei från att leverera utrustning till de kommande 5G-näten. Målet är att snabbehandla lagen så att den kan träda i kraft redan i år innan licenserna för 5G auktioneras ut.

Den nya lagen pekar inte ut någon enskild leverantör eller enskilt land, utan är formulerad så att en operatör kan nekas att driva ett mobilnät om det kan äventyra den nationella säker­ heten. Det kommer också att gå att dra in en befintlig licens på samma grunder.

– Vi kan utesluta en kompo­ nent, en leverantör av kompo­ nenter eller till och med en operatör. Vi kan pröva ägar­ bakgrund. Det gör det också möjligt för Säkerhetspolisen och Försvarsmakten att överklaga beslut i tillståndsfrågor där Sve­ riges säkerhet aktualiseras, säger digitaliseringsminister Anders Ygeman till Dagens Nyheter. Redan i dag finns vissa möjlig­ heter att återkalla en mobilnätli­ cens, men den nya lagen är tänkt att göra det enklare. PER HENRICSSON per@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

START BLOCKET

SER-KRÖNIKA

Test av aktiv säkerhet – ett område som utvecklas snabbt F Ö R AT T K U N N A T E S TA de aktiva säkerhetssystemen för fordon på ett kontrollerat sätt skapades testanläggningen Asta Zero utanför Borås för några år sedan. Asta står för Active Safety Testing Area. Anläggning ägs av forskningsinstitutet Rise tillsammans med Chalmers. De industriella partnerna är Volvo, Cars Volvo AB, Scania, FFI, Autoliv och Test Site Sweden (TSS). D E N 11 S E P T E M B E R hölls Testers Day på Asta Zero, en kon­fe­ rens för testingenjörer, testexperter och leverantörer med fokus på automatiserad körning. Seminariet hade presentationer, demonstrationer och workshops. Du träffar rätt personer, vid rätt tidpunkt och i rätt kontext. S E M I N A R I E P R O G R A M M E T I N N E H Ö L L två föredrag därefter blev det 12 presentationer och demos. Det första föredraget gjordes av testexperten Jonas Tisell, som berättade om hur testingenjörens roll hade förändrats över tiden. Med dagens komplexa system har testaren fått en nyckelroll för att med nya metoder och verktyg kunna testa säkerhetsaspekterna. Metodiken kallas för test driven development (TDD). Det andra föredraget gjordes av Håkan Andersson och Hans-Peter Schöner och handlade om hur Asta Zero kan vidareutvecklas för att stödja nya krav kraven testbanan. Hans-Peter gav en översikt om de nya regulativa kraven från FN-organ. Kravet på adaptiv farthållning har också specificerats av internationella standardiseringsorganet (ISO). Vidare har säkerkraven delats upp i olika kategorier. I P R O D U K T P R E S E N TAT I O N E R N A och demonstrationerna fanns det systemlösningar för att logga inspelat data i fordonen. Det är stora mängder data med videoinspelningar och data från sensorer som kan lagras. Inspelningar av loggar kan sedan spelas upp i simulerad miljö för att testa användningsfallen i programvaran i kontrollerad miljö och få en testsekvens som kan upprepas flera gånger. Flera av presentationer handlade om olika typer av sensor som Lidar, Radar, GPS och tröghetssensor (IMU). Sensorernas data behandlas och sammanställs i styrenheter och spelas in för senare bearbetning. Det fanns även demonstrationer för att överföra testdata till kontrollstationer för testning. I testning införs också olika sätt skapa realistiska simuleringar av trafiksituationer med fotgängare, motorcyklister etc. Där finns olika testfall som man kan testa i olika miljöer. Vissa leverantörer kan sedan logga radiosignaler från satellitnavigation (GNSS) som sedan kan spelas upp för att upprepa signaldata mot mottagaren för kontrollerad testning av navigationsutrustning. S A M M A N TAG E T B L E V D E T E N B I L D över en fordonsbransch som är i snabb utveckling med nya metoder och verktyg för att kunna testa i en kontrollerad miljö.

STAFFAN SKOGBY Ordförande SER, Svenska Elektro- och Dataingenjörers Riksförening

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

Electronics

High-Tech Components for Your Innovations

Worldwide

As a leading distributor of electronic components we are able to offer you a wide portfolio of products, expert technical support for product development and design-in, individual logistics and supply chain management solutions as well as comprehensive services. Semiconductors Passive Components Electromechanical Components Displays & Monitors

Boards & Systems Storage Technologies Wireless Technologies

For more information about RUTRONIK: Tel. +46 (8) 5055 4900 Committed to excellence

www.rutronik.com



START BLOCKET

Det går bra för elektronikindustrin

Det har gått sex år sedan den svenska elek­ tronikindustrin kartlades förra gången, inför starten av Vinnovas innovationsprogram. Den studien omfattade åren 2006 till 2011 och visade att det fanns 3643 rena elektro­ nikföretag med ungefär 50 000 anställda och en omsättning på 154 miljarder kronor. Dessutom var lönsamheten god. Siffrorna gäller kärngruppen av elektro­ nikindustrin, det vill säga tillverkande företag, konsulter och distributörer. Tre typexempel är Flir, Semcon och Arrow. Att majoriteten av elektronikföretagen finns i södra Sverige är knappast någon överraskning, inte heller att Stockholms- och Göteborgsregionen dominerar. Den uppdaterade kartläggningen omfat­ tar åren 2012 till 2017 och visar att antalet företag är ungefär lika många som tidigare, lite drygt 3600 stycken. Antalet anställda har dock ökat med ungefär 8 000 personer till FAKTA

Tillväxt i förädlingsvärde 2011–2017

Majoriteten av elektronikföretagen ligger i övre, högra kvadranten med god lönsamhet och tillväxt.

58 000 samtidigt som företagens omsättning vuxit med cirka 20 miljarder till 173 miljarder kronor. Intressant att notera är att det framförallt är kon­ sulter som står för personalökningen. VÄ R T AT T PÅ P E K A är också att det varit högkonjunk­ tur de senaste åren men även med det i bakhuvudet har elektronikbranschen vuxit mer än genomsnittet. Lönsamheten kan mätas på lite olika sätt men utgår man från förädlingsvärdet per anställd ligger elektronikbranschen på 800 000 till 1,3 miljoner kronor per anställd. Jämför man med besöksnä­ ringen som också vuxit kraftigt de senaste åren är motsvarande siffra runt 500 000 kronor per anställd. – Förutom produkter skapar ni enormt mycket värde för Sverige, säger Jan Fineman på Bisnode som varit med om att ta fram rapporten, med adress till elektronikbranschen. Om man tar ett steg upp i näringskedjan till före­ tag som använder elektronik i sina produkter – men

där elektroniken inte är kärnverk­ samheten – hittar man bjässar som Ericsson, ABB och Scania. Dessa företag är ungefär dubbelt så många som de rena elektronikföre­ tagen eller 7800 stycken. Antalet sys­ selsatta är 254 000 och omsättningen tusen miljarder kronor. Siffrorna är ungefär desamma som förra gången bortsett från omsättning­ en som ökat med cirka 200 miljoner kronor. Det finns också en tredje ­kategori med företag som Astra Zeneca, ­Vattenfall och Telia. Dessa är ungefär dubbelt så många som i kategori två och behöver elektronik för att kunna leverera sina produkter och tjänster. PER HENRICSSON per@etn.se

BISNODE

Urvalet av företag är baserat på de så kallade SNI-koderna som SCB använder för att klassificera företag men dessa är ganska grova och passar inte riktigt elektronikbranschen. En hel del handpåläggning har varit nödvändig för att få urvalet så rättvisande som möjligt. Tilläggas kan att företagen måste ha minst två anställda för att få vara med i kartläggningen, det är samma gränsdragning som förra gången.

Lönsamhetsindex 2017

BISNODE

De senaste åren har elektronikbranschen vuxit snabbare och anställt fler männi­ skor än den genomsnittliga svenska industrin. Dessutom med god lönsamhet. Det visar en färsk kartläggning från analyshuset Bisnode.

Grupp 1 Elektronikindustrin, utveckling 2011–17.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

Det största sortimentet av TI-produkter

Över 46

000 TI-produkter Över 4 000 TI Dev-verktyg Mouser Electronics – din auktoriserade TI-distributör har fler produkter i lager för nästa konstruktion som du arbetar på. mouser.se/ti

TEMA: POWER

Med Northvolt i spetsen blir batterier en klimatbransch En ny industri – batteritillverkning i gigaskala – skapas just nu ur elektrifieringen av fordonsflottan. En svensk miljömedveten uppstickare tar en ledande roll.

B

atteritillverkaren North­ volt är den största nyheten i Elektroniksverige på decennier. Idag har företaget ingenting, men år 2023 kommer Northvolt att ha Europas största batterifabrik i Skellefteå, med en årskapacitet på batterier till en miljon Volkswagen E-up. En svans av konkurrenter följer efter med egna gigafabriker i Europa eftersom europeiska fordonstillverkare numera vill ha sina batterileverantörer nära sig, med Tesla som förebild. Northvoltgenerationen av batterifabriker kommer att sänka priset och höja prestanda på batterierna. Det är kanske den största miljöeffekten av dem alla, eftersom det innebär att fler kommer att elektrifiera.



Svensk el är inte bara ren utan dessutom billig. Skillnaden mot Kina räcker till att avlöna hela personalstyrkan. Om allt går enligt plan kom­ mer Northvolt att kopiera upp sin fabrik i ytterligare fyra, fem exemplar, motsvarande en femte­del av marknaden. Volks­ wagen har beställt en egen kopia, till Salzgitter, Tyskland. KO P I O R ? Jo, Northvolt bygger inte bara en fabrik, utan tar också fram en metod att bygga – fabriker. Hela Northvolt är så att säga skalbart. ­Företagets auto­ mationschef Landon Mossburg kallar konceptet för en ”fabrik för fabriker”. Det som fick Northvolt att bestämma sig för att bli batteri­

tillverkare var att det fanns en ef­ fektiviseringspotential. Taktiken bakom en stor del av det senaste decenniets prisfall på 80–90 procent – att integrera tillverk­ ningen vertikalt – ska drivas ännu längre. Bolaget tillverkar till exempel sina egna katoder. Det är nytt. En annan trimning är Industri 4.0. ABB och Siemens hjälper till att implementera digitala tvillingar, prediktivt underhåll, artificiell intelligens, fjärrstyr­ ning, och så vidare. Det Northvolt och dess konkurrenter optimerar batte­ ri­utvecklingen för är elbilar, som de tror blir den överlägset största batterianvändaren under åtminstone de kommande två decennierna. Därnäst kommer energi­ lager – en sorts tidsmaskiner som kan flytta el från när den genereras till när den används. År 2040 är deras sammanlagda

kapacitet 2850 GWh, enligt BNEF (Bloomberg New Energy Finance). Det är 167 gånger mer än idag och motsvarar 90 årsproduktioner från Northvolt Ett. Northvolt i Polen tillverkar produktfamiljen Voltrack och har vindkraftsföretaget Vestas och Ikea, solcellsleverantören, som tidiga partners. D E N B R E D A K AT E G O R I N industri kommer på plats tre i Northvolts lista. Här har Northvolt bland annat levererat batteripack till verkstadsföretaget Epiroc, för gruvfordon – en tillämpning som på sikt gynnar Northvolts eget CO2-avtryck. Det är först nu synsättet slår igenom att litiumjonbatterier är en klimatindustri. Miljö­ argument har inte existerat i branschen. Northvolt går ut starkt med en etik- och miljöpro­ fil och deklarerar att det är dags att göra om och göra rätt.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

TEMA: POWER

Här byggs fler gigafabriker Gigafabrikerna förökar sig som duracell­kaniner efter att biltill­ verkarna skrivit kontrakt för att säkra batterier till sina nya elbilar.

Partnern Volkswagen dansar med. Den faktiska m ­ iljönyttan av elbilar har ifrågasatts för fotav­ trycket från produktionen, men biljätten går numera hela vägen för att sätta punkt, och lovar elbilar producerade med noll i CO2-avtryck. Exakt vad det betyder kom­ mer säkert att diskuteras. Men stämpeln ”Northvolt inside” på en bil borde höja dess värde både hos konsumenter och regeringar. Northvolt har ögonen på sig med sina löften om hållbarhet hela vägen från brytning till återvin­ ning. CO2-avtrycket från batterier består huvudsakligen av elför­ brukning under tillverkningen. Kina, där hälften av dagens litiumjonbatterier tillverkas, släpper i snitt ut 20 gånger mer CO2 per kWh än Sverige. Northvolts celler ska tillverkas i Skellefteå men sättas samman till moduler och batteripack i ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

Polen där elen inte är lika ren. Å andra sidan är energiåtgången i det steget försumbar. signifikanta volymer uttjänta batterier ska Northvolt återvinna dem. Företaget bygger en pilotanlägg­ ning för en metod utvecklad på Chalmers. Istället för dagens ­energikrävande smältning an­ vänds urlakning och separering i låga temperaturer. Northvolts råvaruförsörjning upp till 16 GWh är kontrakterad och så hållbar den gick att få. Det finns vanadin, litium, kobolt, mangan, grafit och nickel i Sve­ rige, men processen att komma till brytning skulle ta många år. Nickel och en del andra råva­ ror kommer att hämtas från den nordiska halvön. Det finns litium i Europa men ingen produktion, så den hämtas i Kanada. D E N D AG D E T F I N N S

JAN TÅNGRING jan@etn.se

NORTHVOLT

NORTHVOLT

Grunden till Northvolts 32 GWhfabrik har just gjutits, och produktionen fram till 2027 är såld, till ett värde av 120 miljarder kronor. Fordonsjätten Volkswagen är storkund, men måste fylla ut med beställningar från LG Chem, CATL, SK Innovation och Samsung för att trygga sin försörjning fram till 2023. Till 2025 kommer den globala produktionen av litiumjonbatterier att öka från 316 till 1 211 GWh, spår BNEF (Bloomberg New Energy Finance). Hittills har det annonserats planer på nya fabriker som täcker ungefär en tredjedel av den ökningen. Produktions­målen har också höjts på befintliga fabriker. År 2030, när nyförsäljning av bensinbilar blir olaglig i flera länder, säger sig Volkswagen ensam behöva kapaciteten hos 20 gigafab­riker.

Dubbel kapacitet, längre livslängd Northvolt kommer att ta fram batterikemier på beställning, men också producera några standardceller. Den första heter Lingonberry och kommer att tillverkas som en cylinder i ett format kallat 21/70, och som prisma, i formatet PHEV2. Den bestämdes i fjol våras, två år före sin volymproduktion. Optimering och provproduktion sker i Northvolts labb i Västerås. Lingonberry har en katod av nickel, mangan och kobolt (NMC) med en stor andel nickel – 80 procent har nämnts. Det är en andel som konkurrenterna redan använder Teknikchefen Yasuo Anno – en nyckelperson på Northvolt – har sagt att företagets första battericell ska ha samma energidensitet som konkurrenterna, eller lite högre. År 2030 ska densiteten ha fördubblats. Kring mitten av 20-talet tror

Yasuo Anno att Europa kommer att ha en brist på batterier och därför kommer att efterfråga batterier med lång livslängd – vilket därför är en parameter han fokuserar på. En stor batterinyhet i mitten av september gällde just livslängd. Tesla har patenterat en NMC532cell (proportionerna mellan N, M och C är 5+3+2) som håller 20 år som energilager, eller 1,6 miljoner kilometer i ett fordon. Forskningsnyheterna om nya batterityper duggar tätt, men litiumjonbatterier kommer troligen att dominera nästa decennium. De kommer att få nya katoder och kanske även nya anoder, men det kan Northvolts volymfabrik anpassas till. Företaget har även rekryterat expertis på fasta elektrolyter och reserverat utrymme för experiment i Västerås, om de idag flytande elektrolyterna på sikt byts mot fasta, vilket många gissar.



TEMA: POWER

Intelligent forskningsautomat Batterier som har inbyggda sensorer, är självläkande och till och med konstruerade automatiskt – ett EU-program lett från ­ Sverige får 10 miljarder kronor för att under tio år forska fram superbatterier för framtiden efter år 2030. Edström kommer att samordna forskning från 90 partners. 2030-plus existerar eftersom dess ansökan vann en skönhets­ tävling inom EU:s forsknings­ program Horizon 2020 om att få bli ett så kallat ”flaggskepp” – ett visionärt, långsiktigt forsknings­ projekt med en bra plan för hur en specifik storskalig utmaning i teknikens framkant ska adres­ seras. A N D R A V I N N A N D E ansökningar har gått till projekt om grafen, människohjärnan och kvanttek­ nik. Ytterligare två projekt kan komma att bli flaggskepp och erhålla en miljard euro på tio år.

MIKAEL WALLERSTEDT

H

ur batterier i elbilar och energilager kommer att se ut de närmaste tio åren, är utstakat med ganska hög precision. Det plöjs just nu ner gigantiska belopp i fabriker som ska tillverka litium­ jonbatterier, var och en med årskapaciteter på batteripack för hundratusentals elbilar. Därefter börjar framtiden bli mer öppen. Ett EU-program pas­ sande döpt till ”Battery 2030+” hoppas kunna ge ett stort bidrag till den framtiden. Den pågående elektrifieringen med det stora intresset för batte­ rier för bland annat transport och energilager, har förstås gynnat batteriforskningen. Att Northvolt lyckades finansiera en batterifabrik i Skellefteå var en extra kick för Sverige. Också i forskningsvärlden har Sverige blivit huvudpersonen i ett mil­ jardprojekt. 2030-plus leds av Kristina Edström, en batteripro­ fessor i Uppsala med Nordens största batteriforskningsgrupp, Ångström Advanced Battery Centre på Ångströmlaboratoriet. 2030-plus kommer att pågå i tio år – fram till 2030. En miljard euro investeras, och Kristina

Kristina Edström.

Litiumjonbatterier har sjunkit i pris med 80–90 procent under det senaste decenniet, och ökat i effektivitet. De kommer att fortsätta utvecklas i flera år till – kanske dramatiskt – på grund av effektiviserad produktion och optimerade material. Den utvecklingen är inte vad som ligger i fokus för 2030-plusprojektet. För 2020-talets giga­ fabriker finns snarare ett annat mer jordnära, företagsinriktat EU-program kallat European Battery Alliance. 2030-plus-programmet tar ut svängarna mycket mer och växlar upp ambitionerna till en helt annan nivå. – Vi ska vara den sida som står för det långsiktiga. Vi ska kunna föda in nya galna idéer och innovationer som ska kunna bli verklighet, säger Kristina Edström i en intervju. Lagringskapacitet, effekttålig­ het och så vidare, ska inte bara bli bättre utan närma sig sina teoretiska gränser. Det mest disruptiva i pro­ grammet ligger kanske i hur utvecklingen ska ta sig dit. Batterier ska kunna övervaka sig själva med inbyggda sensorer,

Projektet 2030-plus hoppas att ett autonomt intelligent robotiserat labb ska kunna hitta effektiva material betydligt snabbare.

själva reparera sin degradering och till och med vara automatiskt konstruerade av en självgående intelligent maskin. M E TO D E R N A S K A K U N N A ge för­ bättringar i batteriteknik som i bästa fall rentav ritar om kartan för elektrifieringens möjligheter och öppnar för helt nya tillämp­ ningar inom till exempel robotik, flygfart, medicinska instrument eller IoT. Några stränga bivillkor finns allestädes närvarande: alla steg i livscykeln ska vara optimerade

FAKTA

Tre vägar till superbatteriet 1. SJÄLVLÄKNING Batterier tappar i prestanda bland annat för att deras komponenter spricker upp, korroderar, löses upp, bildar dendriter, med mera. Mycket forskning om att förbättra batteriers livslängd och effekttålighet handlar om att förhindra detta genom att mixtra med elektrodernas struktur. 2030-plus-projektets radikalare idé är att – laga dem. Det kallas självläkande batterier.



Inspirationen kommer från medicinens värld med distribution av till exempel läkemedel eller nanomaterial i kroppen. 2030-plus tycker sig se att batterier borde kunna använda liknande mekanismer och vill gärna involvera såväl bio­medicinare som biologer i ett projekt, vid sidan av elektrokemister. Forskarna ska försöka få batteriet att bilda polymera skikt som lägger sig över sprickor i elektrodmaterialet. Byggmolekylerna kan få simma i elektrolyten och fylla ut sprickorna i elektroderna. Klistret är vätebindningar eller ännu mer avancerade kemiska processer som upptäckts de senaste åren inom ett område

kallat självläkande material. Det är ett område med några år på nacken, men fortfarande nästan outforskat inom batteriområdet. En utmaning är att hitta molekyler – så kallade supramolekyler med flera komponenter som fyller olika funktioner – som är tillräckligt stabila i den krävande miljö som finns inuti en battericell. 2. INBYGGDA SENSORER Ett av uppslagen till hur batteri­ tekniken ska kunna ta sig vidare efter 2030 är att göra batteri­cellerna smarta med hjälp av sensorer. De ska i realtid kunna övervaka de kemiska processerna i cellen och

mäta dynamiska egenskaper som laddning, energi och effekt. Det kan till exempel ge noggrann information om cellens degradering. En ­uppenbar tillämpning är säkerhet – vid en oväntad sensorrapport kan cellen snabbt kopplas bort. En annan tänkbar användning är inom den självläkning som nämns ovan – sensorer kan reglera när självläkningsmekanismer behöver aktiveras. Dagens batterier har en plus-och minuspol. EU:s superbatteri med inbyggda sensorer har ytterligare ett par anslutningar för sensorkommunikation. En första tröskel för projektet att sig över är att det helt enkelt

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

TEMA: POWER

ska skapa EU:s superbatteri Vad gäller tillämpningar sneglar 2030-plus mycket på transport och energilager – samma områden som ligger högt på agendan även idag. Efter 2030 kan de fortfarande vara centrala i energiomställningen och elektri­ fieringen. Men mycket annat kan adres­ seras, som implantat, artificiella muskler, robotar, drönare och flygplan. 2030-plus alla dörrar öppna. Metoderna som utforskas ska i princip vara tillämpliga på alla material. Li­ tiumjonbatterier är till exempel inte bortsorterade. – Vi vill gärna titta på dem, för att vi kan mycket om dem. Vi har bra baslinjer där att använda som modell. Sedan kan vi gå vidare till tuffare kemier, till exempel litiumsvavelbatterier i ett nästa steg, säger Kristina Edström. – Någon kan protestera och säga att litiumjon inte är tillräck­ ligt disruptivt, men det menar vi att de visst kan vara.

för volymtillverkning, återvin­ ning och minimala fotavtryck. När ambitionerna för 2030-plus beskrivs, fungerar Asien som ett benchmark för vad EU:s forskning vill komma ikapp – och gärna förbi på några områden. De stora batteritillverkarna finns idag i Asien – i Japan, Sydkorea, Kina och Taiwan. Där finns de breda erfarenheterna av dagens batteriteknik. Det kommer att finnas en global batterimarknad år 2025 på upp till 250 miljarder euro

och miljontals jobb, som EU vill ha en del av. Idag tar Asien 90 procent av batterimarknaden från tillverkning till återvinning.

inte finns sofistikerade sensorer av detta slag idag.

Den mest radikala idén är att bygga en automatisk forskare kallad Big-Map (Battery Interface Genome Material Acceleration Platform) – en autonom process som på egen hand letar efter nya material och strukturer. Big-Map ska främst labba med gräns­ ytor (interface) mellan elektrod och elektrolyt. Den använder bland annat simuleringar och maskinlärning och en industri­ robot är inkopplad i loopen för att syntetisera material. Kanske blir det en Big-Map som hittar den saknade nyckeln till att bygga batterier med fast elektrolyt istället för flytande?

3. AUTOMATISK OPTIMERING Ett 2030-plus-mål är att kunna hitta och optimera material och strukturer i ett fem till tio gånger högre tempo än vad som sker idag. Här är en av batteriforskarnas idéer att delvis ersätta sig själva med artificiell intelligens och automation. Battericeller med nya materialkombinationer testas genom att laddas upp och ur. Då genereras massor av mätdata. Kanske kan AI användas för att tolka dessa snabbare? Eller upptäcka nya användbara samband i dem och föreslå nya material?

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

YTTERLIGARE EN FÖRKLARING

till EU:s intresse är den starka kopplingen mellan batterier och fordonsindustri. De ­europeiska biltillverkarna kommer att behöva batterikompetens för att kunna fortsätta hävda sig. Fokus för projektet 2030-plus är dock inte att självt gå så långt som till produktion, utan det handlar om grundforskning.

O M T I O Å R hoppas Kristina Edström ha fått vara med och utveckla ny batteriteknik och, lite skämtsamt, ”det europiska superbatteriet”. – Det är vad jag måste tro på, att vi har kompetens för det. Om det sedan blir litiumjon eller metalluft – det vågar jag inte svara på.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Var går batteriernas gränser? EU-projektet 2030-plus lägger ribban högt. Här är några av de visioner som presenteras i ansökan och program­förklaring. • Utveckling av ny batteriteknik ska kunna ske 5–10 gånger snabbare än idag. • Batteridrivna bilar ska kunna få samma räckvidd som bensindrivna. • Batterier ska kunna laddas tre gånger snabbare än idag, utan att prestanda och livslängd offras. • Battericeller ska ges betydligt längre livstid med hjälp av självreparation och inbyggda sensorer för statusövervakning. • Lagringskapaciteter ska kunna ökas till nära de teoretiska ­gränserna. • Batterier ska få kraftigt ökad ­effekttålighet … • … även i kombination med hög lagringskapacitet. • Celler ska ha en utmärkt livstid även vid hög frekvens av laddcykler. • Celler ska ha breda toleranser mot extrema temperaturer. • Säkerheten ska förbättras. • Snabbladdning ska snabbas upp. • Teknik för hållbar och skalbar produktion av batterimaterial ska utvecklas.

EPG OXFORD

MÜNSTERS UNIVERSITET

KEMISKT LÄMNAR

FAKTA

STACKARS BATTERICELL! Det finns tusen mekanismer som sänker kapaciteten hos ett batteri och förkortar dess livslängd. Forskningsprogrammet 2030-plus lägger en miljard euro på att hitta motmedel.



TEMA: POWER

Vill du veta något om Infineons kretsar i kiselkarbid – fråga Fanny Björk. För drygt 15 år sedan blev hon värvad till företaget som SiC-expert. Sedan dess har hon jobbat i kiselkarbidteamet, med allt från process­utveckling till att ta företagets allra första SiC-dioder till marknaden. I år visade hon och hennes team att Infineon inte längre ligger efter inom mosfet:ar i SiC – tvärtom har det tyska halvledarföretaget nu tagit ledningen i racet med en trench-arkitektur.

Få kan krafthalvledare som V

i är helt övertygade om att trenchteknik är det som gäller för mosfet:ar i kiselkarbid i framtiden. Den är le­ dande både vad gäller tillförlitlighet och pre­ standa, säger Fanny Björk. Hon är säker på sin sak. Och med tanke på att hon har arbetat med kiselkarbid i över 22 år – och att Infineon dessutom är världsle­ dande inom krafthalvledare – är övertygelsen spännande. Till detta kommer att Infineon och japan­ ska Rohm är de enda halvledarföretagen i världen som i skrivande stund släppt trenchbaserade mosfet:ar i SiC. Alla andra etable­ rade halvledarföretag inom kraft med SiCmosfet:ar i portföljen har valt att börja med transistorer i planar teknik. – Fast när jag reser runt och besöker di­ verse workshops och presentationer på mäs�­ sor ser jag att flera andra av de stora företagen inom krafthalvledare nu följer efter och också arbetar med trenchteknik. Fanny Björk fick upp ögonen för kiselkar­ bid redan under studietiden. Efter gymnasiet började hon lite av en slump att läsa elektro­ teknik på KTH i Stockholm med inriktning mot elektrofysik. Värvad av Infineon Under utbildningen tog intresset för forsk­ ning fart. Hon fick väldigt bra kontakt med Mikael Östling, professor i fasta tillståndets elektronik på KTH, som erbjöd henne intres­ sant forskning med inriktning på SiC-kom­ ponent. – Jag fick en industridoktorandtjänst i sam­ arbete med ABB med fokus på kiselkarbid, processoptimering och komponentdesign. Det passade mig väldigt bra för jag såg mig väl aldrig som en framtida professor. Där­ emot ville jag gå djupt in i ett ämne. Då – under andra halvan av 1990-talet – var intresset för komponenter i SiC-material stort inom industrin. Siktet var framförallt ställt på dioder, eftersom både processer och material var för omoget för transistorer. – Jag gjorde klart min PhD och fortsatte på ABB Corporate Research, men kort därpå blev jag värvad av Infineon som ville ha mig som SiC-expert. – Jag tyckte att det lät spännande att åka ­utomlands och jobba. Så jag sa ja.



Drygt 15 år senare bor hon fortfarande kvar i österrikiska Villach, där Infineon har sitt krafttekniknäste. Här har företaget en stor fabrik som tillverkar allt inom kraft. Den övervägande delen är kiselbaserat – fö­ retagets högspända mosfet kallad CoolMOS, liksom alla IGBT-tekniker tillverkas här, men även allt inom SiC och GaN. Siemens, som senare blev Infineon, fanns i Villach redan i slutet av 1970-talet och under de senaste 10 till 15 åren har verksamheten utvidgats successivt. Numera finns tillverk­ ning, marknadsavdelning, utveckling och många andra funktioner på plats. Delar en SiC-skiva i två För ett drygt år sedan avslöjade Infineon dessutom en jättesatsning i Villach. Företaget ska bygga en helt ny fabrik för krafthalvledare på 300 mm-skivor (12-tum) här. Bygget har precis börjat. Det handlar om en investering på 1,6 miljarder euro över sex år, vilket gör den till den största någonsin inom detta om­ råde i Europa. I takt med att den nya fabriken tas i bruk kommer de kiseltekniker som idag tillverkas på 6- och 8-tum att överförs dit. Samtidigt frigörs det produktionskapacitet för SiC och GaN. – Idag tillverkar vi SiC enbart på 6-tum, men vi kommer att vara redo att gå över till 8-tum när det går att köpa skivor med bra kvalitet och till rätt pris. Inom SiC-marknaden finns det just nu en debatt om råskivorna kommer att räcka för den volymramp som alla vill göra. Det har lett till att några halvledartillverkare valt att äga hela kedjan, från råmaterial till kompo­ nenter. Cree är givet, andra exempel är Rohm som äger SiCrystal och ST Microelectronics som just köpt Norstel i Norrköping. Infineon hade samma intention för några år sedan. När företaget ville köpa Wolfspeed var det delvis för råmaterial-verksamheten, men affären blev inte godkänd av CFIUS (Committee on Foreign Investments in the US) som är den amerikanska regeringens kommitté för utländska investeringar. Därefter har Infineon bytt strategi. Istället för att investera i eget råmaterial köpte före­ taget tyska Siltectra för knappt ett år sedan. Siltectra, grundat 2010, har utvecklat en

teknik som gör att det går att dela en SiCskiva i två skivor. Det har fördelen att driva ner kostnaden och att öka kapaciteten, men också andra aspekter. Innan köpet av ­Siltectra säkrade Infineon dessutom leverans av råskivor genom ett långsiktigt avtal med Wolfspeed. –  Substratmaterialet har ingen egentlig funktion i den slutliga komponenten. Vi skapar produktvärde för kunderna från det epitaxiella lagret, säger Fanny Björk, och för­ klarar: – Skivan behövs för att vi ska kunna växa ett epitaxiellt lager och för att ge stabilitet under produktionen av chipen. Lite enkelt uttryckt vill man sen helst bli av med den för den tillför bara en viss resistans i slutproduk­ ten eftersom vi har vertikala komponenter. En trench-arkitektur har en vertikal MOSkanal. I den kristallriktningen har SiC-materialet betydligt lägre defekttäthet än då kanalen är horisontell, som i planara mosfet:ar. Det gör enligt Infineon att trench-tekniken är ledande både vad gäller prestanda och tillförlitlighet. – Den stora utmaningen när man designar en SiC-mosfet är just att hitta rätt avvägning mellan prestanda och tillförlitlighet. Den högre defekttäthet i den horisontella kana­ len gör att du behöver lägga på mer gatespänning för att få bra ledningsförmåga det påverkar tillförlitligheten, säger Fanny, och fortsätter: – Det är lättare att nå en hög tröskelspän­ ning i trench vilket gör det lättare att designa in kretsen med hög verkningsgrad och låga switchförluster, eftersom du inte får några parasitära förluster när du switchar snabbt. Trench kräver avancerade maskiner Trench-teknik är däremot mer komplex att utveckla än den planara. Det gäller såväl för kisel som kiselkarbid. Detsamma gäller pro­ cessintegrationen i fabrik. Den tar lång tid och kräver mycket forsknings- och utveck­ lingsresurser. Processtekniken är dessutom så pass avan­ cerad att det bara går att sätta upp en hel pro­ duktionslina med 6 tums-utrustning, eller på sikt ännu mer avancerad utrustning. – Vi hade en bra tajming när vi hittade konceptet för trenchbaserad mosfet:ar som är ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

hon! FANNY BJÖRK: Titel: Product Marketing SiC. Bor: Villach, Österrike. Familj: Man och tre barn. Intressen: Familjeliv, musik – särskilt att spela piano. Dold talang: Slalomåkning, ­gillar att tävla. Har varit Infineon-mästare i storslalom!



TEMA: POWER

lämplig för volymtillverkning vid samma tid­ punkt som 6-tumsskivor i hög kvalitet kom, säger Fanny Björk. För tre år sedan gjorde Infineon en så kal�­ lad tekniklansering av varumärket CoolSiC MOSFET. Den följdes upp av de första ledty­ perna år 2017, och fram till i år har företaget ägnat sig åt så kallad säker lansering. – Vi kör produktion i en mindre volym och samlar in en enorm mängd data från produk­ tionen för att säkerställa att allt är stabilt. Det är en standardprocedur för alla nya tekniker som vi introducerar, även de i kisel. Först på den stora kraftmässan PCIM i Nürnberg i maj i år satte Infineon ner foten och rullade ut en större produktportfölj. De första kretsarna som kom är på 1 200 V, ­medan 650 V kommer till hösten. Därefter siktar företaget på högre spänningar – nästa mål är 1 700 V och högre. Bra med kisel i bagaget I Fanny Björks liv har den nylanserade SiCtransistorn funnits betydligt längre än de tre år som vi andra känt till den. Hennes första jobb på Infineon var som processingenjör för komponentdesign och processteknik, som också var huvudtemat i hennes doktorsarbete. Efter ganska kort tid blev hon tillfrågad om hon istället ville jobba

Det var år 2009. Därefter som teknisk marknadsförare. gick det direkt på mosfet:ar i Det var i samband med att ”Det är faktiskt Infineon utökade diodport­ fantastiskt roligt att trench-teknik. – Efter 5–6 år i utveckling­ följen i SiC. få vara med och ta en så började jag faktiskt att – Då föll det sig också na­ turligt att jag ­började jobba en revolutionerande sakna marknadsavdelningen. Pulsen som finns när man med våra transistorer i kisel, ny teknik som jobbar med kunderna, säl­ eftersom de går i samma slut­ SiC-mosfet:ar till jarna och att förstå markna­ tillämpning hos kunderna. den. Då sökte jag mig aktivt Därmed fick hon inblick i marknaden.” tillbaka dit. Coolmos – som är Infineons Därmed tog hon sitt första varumärke för superjunc­ steg över till den kommersiella sidan år 2014. tion-mosfet:ar – IGBT:er och gatedrivare. – Det är faktiskt fantastiskt roligt att få vara Som marknadsförare reste hon mycket och ägnade stor del av sin tid åt att definiera pro­ med och ta en revolutionerande ny teknik dukter. Hon samlade in åsikter från kunder­ som SiC-mosfet:ar till marknaden, skrattar na – vad de egentligen behöver eller vad de hon och tillägger: – Den är viktig för hela elförsörjnings­ behöver som nästa produkt – och förde dem kedjan och en viktig del för att förbättra vidare in i utvecklingsavdelningen. – Idag när vi jobbar med det vi på engelska ­miljöpåverkan i framtiden. kallar ”manage transition from silicon to sili­ con carbide” är det en väldigt bra erfarenhet 80 procent mindre förlust med SiC att ha med i bagaget. Det hon just uttryck kan låta väl överdrivet. När det var dags att skaffa familj ville hon Fast ska sanningen fram så kan kiselkarbid inte resa lika mycket. Då gick hon tillbaka till ge 80 procent mindre förluster i strömöver­ utvecklingen under fem-sex år, där hon både föring jämfört en ekvivalent produkt i kisel – jobbade med SiC och Si. så citatet får slippa igenom. Det var under den tiden som Infineon bör­ För att nå dit krävs visserligen en optimal jade att färdigställa utvecklingen av transis­ kapsel. Å andra sidan kan även en välkänd stan­ torer i SiC. Först lanserade företaget en JFET. dardkapsel som TO247 ge ett tillräckligt lyft för

TEKNIK SOM RÄDDAR LIV

FÖRSTKLASSIGA ANSLUTNINGAR FÖR MEDICINSKA TILLÄMPNINGAR För medicinska tillämpningar är tillförlitlighet och driftsäkerhet bokstavligt talat livsviktiga. ODU tillhandahåller de rätta anslutningarna som lever upp även till medicinteknikens höga krav – bland annat för system såsom hjärt-lungmaskiner, mobila EKG-enheter, operationsbordssystem och MRTenheter. ODU erbjuder även omfattande service för hela sortimentet – allt på samma ställe.

BESÖK OSS PÅ

EVERTIQ EXPO

Driftsäker anslutning Autoklaverbar

I LUND

Icke-magnetisk

26 SEPTEMBER

Tillförlitligt beröringsskydd Mycket hög kontaktbeständighet Kompletta kablage MEDICINTEKNIK MÄT OCH TESTTEKNIK

MILITÄR OCH SÄKERHETSTEKNIK

INDUSTRIELEKTRONIK

ENERGITEKNIK

ELMOBILITET

Läs mer på: www.odu.se



ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

TEMA: POWER

att vara intressant. Det är just den kapseln, om än något modifierad, som Infineon valt i sin ­första utrullning av 1 200 V-transistorer. En TO247 har långa ben, vilket ger hög parasitinduktans. För att hantera den har en extra förbindning till transistorns source adderats. Det fjärde benet förbättrar switch­ förlusterna med upp mot 30–40 procent vid normal last. – Den extra förbindningen till source eli­ minerar förlusterna som man annars får över parasitinduktansen. Helt plötsligt blir en konventionell kiselkapsels mediokra switchtransienter relativt bra, säger Fanny Björk, och adderar: – Nästa steg är förstås att gå till ytmonterat. Det släpper vi mot slutet av året. Då kan man optimera switchtransienterna ännu mer. Idag är hon en del av ett större team som arbetar med SiC. Hon marknadsför diskreta komponenter – mosfet:ar och dioder – för industritillämpningar. Fordonsindustrin lik­ som moduler ansvarar andra i teamet för. En stor del av hennes arbetstiden går åt till att samla in krav och önskningar från kun­ der och ge allt vidare till utvecklingsteamet. Därmed börjar en iterativ process mellan vad marknaden vill ha och vad som går att göra. – Det är ett tajt samarbete kring utveck­ lingen av framtida produkter. Vi måste ju

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

mötas någonstans i mitten och det är en pro­ cess som jag tycker är väldigt rolig. Just nu ligger industrin steget före fordons­ branschen när det gäller vad som driver SiCkomponenter till volym. Växelriktar för solpaneler är ett bra exem­ pel på en drivande marknad. De har krav på hög verkningsgrad samtidigt som solenergi­ marknaden har relativt korta konstruktionscykler. Många nya modeller på kort tid gör att marknaden utvecklas snabbt. – Men är hög verkningsgrad det enda man vill nå kommer man ganska långt med de bästa kiselteknikerna. SiC gör även systemen mycket mindre och lättare. En växelriktare kan minska så mycket i kilo att en ensam in­ stallatör kan klara jobbet utan en truck som lyfter systemet. Drivs av ”scenario-lösning-resultat” Förutom vikt och storlek minskar även den totala kostnaden för systemet exempelvis på grund av att induktanserna kan göras mindre när frekvensen går upp. – Eller ta bara en sådan sak som att man alltid har ett hölje av aluminium runt en växel­riktare. Det är jättedyrt. Kan du göras systemet x-antal gånger mindre kan du spara mycket pengar. För Fanny Björk är utmaningen framåt att

få alla kunder som kan dra nytta av kiselkar­ bid att nå det hon kallar tipping-point. Den bestäms av att kunden ser att prestanda kom­ mer till rätt pris, men också av andra faktorer såsom förtroende att leverantören – i detta fall Infineon – kan leverera i volym. – En SiC-mosfet kan ändra ett system fun­ damentalt jämfört med det bästa alternativet i kisel. Det är så stor skillnad i prestanda på komponentnivå att det bör ses som en helt ny funktion som konstruktörerna nu får att jobba med för att optimera sina system, säger hon. Mot bakgrund av det blir hennes spontana svar på frågan ”vad göra du om fem år” inte överraskande: – Högst troligen marknadsföring av kisel­ karbid. Fast när hon tänkt igenom frågan en lite längre stund, kommer ett mer utförligt svar: – Jag drivs av att jobba med ”scenario-­ lösning-resultat” på både kort- och lång sikt, säger hon, och förklarar: –  Kiselkarbidens nytta i kraftelektronik var ett scenario väldigt länge. Jag har jobbat med lösningar som forskare och utvecklare i många år. Nu vill jag gärna hänga i och jobba länge med resultatet också. ANNA WENNBERG anna@etn.se



TEMA: POWER

I D AG F I N N S runt åtta miljoner basstationer i världen, huvud­ delen är stora och förbrukar mellan 3 kW och 10 kW. Här do­ minerar blybatterier som back­ uplösning. Ett torn kan ha 1 000 kilo blybatteri, som måste bytas ut relativt ofta. Ett motsvarande litiumbatteri väger 250 kilo. – I vissa länder har blybatte­ rierna en livslängd på ett till tre

MARCUS SVENSSON

J

ag har jobbat med batterier i 25 år. Incell är det tredje bolaget som jag startar, som sysslar med batterier. Tidigare har jag varit med om att starta Northstar Battery som tillverkar blybatterier och innan dess var det Abatel, säger Stefan Jansson, vd på Incell. Incells affärsidé är lätt att beskriva. Företaget utvecklar litiumjonbatterier för telekom­ industrin. När nätet går ner, tar batterierna vid för att hålla liv i basstationerna så att vi alla kan fortsätta att kommunicera. – Sedan 2016 finns det ett krav på reservkraft till basstationer. Det beror av att mobilnätet idag har en samhällskritisk funktion. Numera är det lagstiftat att det i storstäder ska vara en backuptid på minst två timmar, medan det utanför storstäder ska vara fyra timmar. För Incell är lagstiftningen po­ sitiv. Kravet i sig är inte kopplat till en viss teknik, utan handlar enbart om täckning. Än så länge är det främst alla basstationer på hustak i städer och master på marken runt om i landet som är berörda. – Men på sikt kommer även 5G att få krav på reservkraft. Med 5G kommer förarlösa fordon och andra typer av upp­ kopplingar som, om möjligt, än mer samhällskritiska än dagens.

Tidigt i år släppte Incell ett batteri som är det första i en ny generation. I bakgrunden syns batteriet som rymmer knappt 500 cylindriska celler som står packade på högkant. Framför ligger en avtagen front, som visar kretskortet (BMS:n) som styr allt.

Incell säkrar telenätet vid strömavbrott Kistaföretaget Incell utvecklar och säljer reservkraft till telenätverk. Tidigare i år lanserade företaget sin femte produktgeneration som nu börjar tillverkas i volym i den egna fabriken i Mexiko. Den är späckad med finesser, utan att göra avkall på säkerhet och flexibilitet. år, i Sverige kanske sex-sju år. Temperatur och antal ström­ avbrott påverkar livslängd. Inom detta segment har Incell fått ett rejält fotfäste. Det är en intressant marknad trots att den växer långsamt, eftersom Incell erbjuder mindre och mer långlivade lösningar till lägre driftskostnad och mer än halv­ erad miljöpåverkan jämfört med blyalternativen. – Det riktigt intressanta är det vi kallar small-cells. Där ingår 5G, men även 4G och andra tekniker. Detta är en exploderande mark­ nad som ställer helt andra krav på vikt och volym hos batteriet. Inom small-cells och distribu­ erade antennsystem väntas 30 miljoner nya sajter byggas till 2023. Här handlar det om många mindre enheter, exempelvis kan

de sitta på el- eller lyktstolpar och husväggar. Då fungerar inte blybatterier. L I T I U M B AT T E R I E R har fördelen att de kan lagra mycket energi i en liten behållare. Samtidigt är de väldigt reaktiva. Det kräver ett skyddsystem, en Battery Mana­ gement System eller BMS, som säkerställer att batteriet inte kan användas utanför sin specifika­ tion. Incell utvecklar sin egen BMS som har full kontroll på hela batterilösningen – den sköter cell­ balansering, alla säkerhetsfunk­ tioner och uppkoppling till nätet. I början av året lanserade Incell en ny batterigeneration, den femte. Med den har företaget infört en plattformsstrategi och elektroniken – BMS:en – har

krympt från tre kretskort till ett. – Vi har samma kretskort till alla batteristorlekar, från 10 Ah till 250 Ah. Det kan styra 20 celler eller över 1 000 celler och hantera olika batterikemier, även framtida. – Våra litiumbatterier kan även laddas med allt. Från nätet, med sol, vind eller annat. Tillsammans med litiumbatteri gör de våra produkter helt agnostiska. Eftersom säkerheten är så vital placerar Incell två processorer i alla BMS:er. De mäter genom speciella sensorer samma data – såsom temperatur från flera platser i batteriet, spänning från alla celler, all ström som går in och ut genom batteriet – och jämför. Om något mätvärde blir olika stängs systemet av direkt. – Inbyggt finns också en

FAKTA

MARCUS SVENSSON

Kort om företaget

En cylindrisk battericell.



Incell, grundat 2015, är specialiserat på litiumjonbatterier för telekom. Huvudkontoret ligger i Kista. Där arbetar cirka 35 personer med allt från försäljning, marknadsföring och inköp till projektledning och produktutveckling. I Oskarshamn arbetar fyra personer med hårdvaruutveckling och forskning. I Sundsvall sitter tre som utveckla mjukvara. I Mexiko har Incell en fabrik som bygger ihop batterierna. Där finns

också ett test- och verifieringscenter som är hårt kopplat till forsknings- och utvecklingsverksamhet i Sverige. Fabriken har fem produktionslinor igång, men kan byggas ut till det dubbla. Där arbetar runt 40 tjänstemän och ett drygt hundratal i produktionen. Fullt utbyggd har fabriken kapacitet att bygga ihop cirka 300 000 batterier om året. Idag kör Incell i regel 1,5-skift, vilket ger uppåt 75 000 batterier på ett år.

Nästa år planerar Incell att starta en andra fabrik i Afrika, som är före­ tagets största marknad, och året därpå, 2021, ska en tredje fabrik dra igång i Asien. Företaget säljer stora volymer till operatörer och tornbolag, men har även telekom-OEM:er som kunder. I år väntas omsättningen landa på en halv miljard kronor och om tre-fyra år tror företaget att omsättningen ligger på fyra-fem miljarder kronor.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

En intressant detalj som kommer att bli allt viktigare i framtiden är att alla företagets produkter har möjlighet att automatiskt plocka ut data. Den tidigare produktgenera­ tionen kan koppla samman bat­ terier i grupper om 14 stycken. Nu kan tusentals batterimoduler kopplas ihop, om en går sönder stängs bara den av. Det ger BMS:en tusentals mätpunkter, som lägger grunden till en ana­ lysmotor. – I vårt litiumbatteri har vi byggt in så att vi i realtid kan tala om hur länge hela nätet kommer att vara uppe om ett strömav­ brott sker just nu, och strömmen inte kommer tillbaka. – Sen går det att bygga in en mängd andra funktioner, som att förutspå var man bör ha för typ av batteribackup utifrån statistik på hur många strömavbrott det varit på en sajt under de senaste åren. Då går det att optimera nätet för en så bra upp-tid som möjligt till minimal kostnad. Det varierar kraftigt från land till land och plats till plats.

skaksensor. Tappar man batteriet utanför originalemballage är det viktigt att man inte kopp­ lar in det, eftersom det kan ha uppstått en mekanisk skada på en litiumcell. NY T I L L S KOT T E T är även dammoch vattentätt. En annan finess är ett patenterat stöldskydd som gör att enheten stängs av elektriskt om den plockas från en sajt. – Vi har även utvecklat en strömbegränsande enhet. Det är ett oerhört tungt patent som kommer att ge oss en stor fördel framöver. Det handlar om en så kallad CLD (current limiting device) som per automatik justerar ner strömspikar från nätet. Strömbegränsning har stort värde i en basstation, eftersom basstationen inte har en batteri­ laddare utan en likriktare som driver den direkt från nätet med 48 Vdc och samtidigt laddar bat­ teriet. Metoden fungerar bra för blybatterier, men litiumbatterier är känsligt för strömspikar. – Kommer det för mycket ström låter andra sina BMS:er kliva in, stoppa laddningen och skicka ett larm. Vår fortsätter att ladda kontrollerat. För opera­ törerna är det ett mervärde, för larm kostar pengar.

av sina battericeller av Samsung, och har även tryggat ett leverans­ kontrakt som sträcker sig fyra år framåt. – Vi har även skrivit ett leveransavtal med det svenska initiativet Northvolt som innebär att vi har säkrat tillgång till deras litiumceller från 2021 till 2026. Till detta kommer ytterligare att par leverantörer för andra kemier, där det behövs. I N C E L L KÖ P E R L E J O N PA R T E N

MARCUS SVENSSON

Stefan Jansson, vd på Incell.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

I L A B B E T J O B B A R Incell med nästa batterigeneration, som ska dra nytta av morgondagens celler med ännu högre energidensitet. – Idag lägger vi ner en hel del forskning på att göra cellerna ännu säkrare. Jag kan inte berätta så mycket om hur, men det hand­ lar om att kapsla in cellerna. Incell certifierar alla batterier på tredjepartsinstituten TUV, Intertek och UL. Ingen av dessa har lyckats att elektriskt få något av företagets batterier att nå någon form av termisk rusning eller annat katastrofscenario. Samtidigt säger standarderna att om det inte går att skapa ett elektriskt fel så måste en brand forceras. Det betyder att en värmetråd lindas runt en cell och hettas upp tills det börjar brinna. Syftet är att se hur systemet rea­ gerar, om det kapslar in branden eller om branden spridas till nästa cell. – Just nu undersöker vi hur vi kan använda olika material runt cellen som vi kan kontrollera om cellen skulle få en termisk rusning. En sådan incident får ju inte märkas utåt, utan bara bli ett internt problem.

DISCOVER OUR DIVERSITY Connectors

Active components

Assembled power cords and components in accordance with IEC 60320

Cable Management

eProcurement

Hand tools

High-performance Industrial products for auto- Automation motive & industrial applications

Measurement technology

MRO Maintenance, repair & operations

Passive components

Power Supplies & Batteries

Our services: n 1.5+ million articles from

500+ renowned manufacturers n 75,000+ articles in stock in Munich, Germany n 500,000+ additional articles readily available n Delivery promise:

Same day shipping for all orders received by 6pm n Online Shop: buerklin.com n Industry-focus line cards of well-known and reliable

manufacturers n eProcurement solutions: OCI, API, electronic catalogs, EDI n Large teams of multilingual inside sales and field sales

in Germany n Sales representatives in Italy, France, United Kingdom, Ireland,

Scandinavia, Eastern Europe, Brazil and the Middle East

www.buerklin.com YEARS

ANNA WENNBERG anna@etn.se



TEMA: POWER

Avancerad batterihantering IKEL



Av Stefano Gallinaro, Analog Devices

PE R

R TA T

B

atterier har fått en central roll i en rad olika tillämpningar – i allt från elbilar till lagring av förnybar energi i smarta elnät. Samma eller liknande batteritekniker utnyttjas i medicinsk utrustning för att öka säkerheten och för att ha frihet att flytta ett instrument mellan olika delar inom ett sjukhus. Gemensamt för alla dessa tillämpningar är att de drivs av batterier som behöver noggranna och effektiva halvledare för övervakning, balansering, skydd och kommunikation. Här kan du läsa om hur ett modernt batteriövervakningssystem – som inkluderar balansering av celler och isolerad kommunikation – effektivt kan utnyttja fördelarna med nya litiumbaserade batteritekniker. Rätt val av kretsar bäddar för högre tillförlitlighet och 30 procent längre batterilivslängd, framför allt i stora energilagringssystem. Batterier som används inom sjukvården måste vara mycket tillförlitliga, ha hög verkningsgrad och hög säkerhet. Det gäller inom alla tänkbara områden, såsom apparater för andningshjälp, utrustning på akutmottagningar, motoriserade sängar och vagnar, bärbara ultraljudsmaskiner, enheter för fjärrövervakning liksom nya lösningar som energilagringssystem (ESS) Energilagringssystem är inte direkt kopplade till patienter och används inte heller av läkare. De är nästa steg inom avbrottsfri kraft (UPS), som traditionellt har använts som reservkraft för de allra viktigaste tillämpningarna, exempelvis akututrustning och IT-system. Sjukhusens energilagringssystem täcker över allt fler funktioner som går att realisera med moderna litiumbaserade batterier. De

EX

Så får du energi­lagringssystemet att leva 30 procent längre

Stefano Gallinaro arbetar inom affärsenheten för förnybar energi på Analog Devices. Han har ansvar för strategiska marknadsaktiviteter inom solenergi, elfordon, laddning och energi­ lagring, med inriktning på kraftomvandling. Innan ADI arbetade han som produktmarknadschef på Vincotech och dessförinnan var han applikationsingenjör på ST Microelectronics. Stefano är elektronik­ ingenjör från Politecnico di Torino i Italien.

börjar bli en fullt integrerad del i sjukhusens elnät, där de ger fördelar som exempelvis: l  Fullständig reservkraft för hela enheter, snarare än enbart enskilda viktiga undersystem. Till detta kommer skydd mot strömavbrott och dålig spänningskvalitet från elnätet liksom minskat nyttjande av dieseldrivna reservaggregat. Energilagringssystem med kapacitet att leverera megawattimmar (MWh) gör att sjukhus kan fungera även vid långvariga strömavbrott, och de kan hjälpa till att stabilisera elnätet. l  Energilagringssystem kan även resultera i kostnadsbesparingar. Med hjälp av dessa kan ett sjukhus styra sin elanvändning och minska antalet belastningstoppar, vilket resulterar i lägre elräkningar. S J U K H U S H A R VA N L I G T V I S stora takytor som kan utnyttjas för solcellssystem. ESS-system i kombination med solceller gör att det blir möjligt att lagra och använda egenproducerad el, vilket både minskar elkostnaden och belastningen på miljön. Litiumbaserade batterier används numera inom en rad olika segment, från fordon till

industri och sjukvård. Olika typer av litiumbatterier ger olika fördelar, och passar olika tillämpningar och kraftbehov. Litiumkoboltoxid, LiCoO2, har exempelvis mycket hög specifik energi som gör att sådana batterier passar bra för bärbara produkter. Litiummanganoxid, LiMn2O4 har mycket lågt internt motstånd. Därmed kan dessa batterier laddas snabbt och hantera mycket hög ström, vilket gör dem till ett bra alternativ för topp­ utjämnande tillämpningar. Litiumjärnfosfat, LiFePO4, klarar fulladdade tillstånd bättre än andra och kan hållas på hög spänning under lång tid. Det gör den tekniken mest lämpad för stora energilagringssystem, som måste fungera vid strömavbrott. Nackdelen är en snabbare självurladdning, vilket är orelevant i ovan nämnda fall. Olika tillämpningar har också olika behov. Fordon kräver exempelvis hög tillförlitlighet och bra laddnings- och urladdningshastighet, medan man inom sjukvården behöver goda egenskaper vid toppström, som hög verkningsgrad och lång livslängd. Gemensamt för samtliga lösningar är att alla litiumkemier har mycket plan urladd-

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

TEMA: POWER

ningskurva vid nominellt spänningsområde. I vanliga batterier ligger spänningsfallet normalt mellan 500 mV och 1 V. Hos avancerade litiumbatterier – såsom litiumjärnfosfat (LiFePO4) eller litiumkoboltoxid (LiCoO2) – har urladdningskurvan en platå och ett spänningsfall som håller sig inom 50 mV till 200 mV. Den plana spänningskurvan ger enorma fördelar för effekthanteringen: DC/DComvandlarna kan konstrueras att arbeta vid maximal verkningsgrad inom ett litet inspänningsområde. Vid omvandling från ett känt Vin till ett mycket näraliggande Vut kan kraftsystemet konstrueras att ha en ideal duty cycle hos buck- och boost-omvandlarna för att nå över 99 procents verkningsgrad vid samtliga driftsförhållanden. Laddaren kan dessutom anpassa laddningsspänningen perfekt, medan laster dimensioneras för en stabil arbetsspänning som ökar noggrannheten hos den slutgiltiga tillämpningar, exempelvis fjärrövervakning eller patientimplantat. Om äldre batterikemier används, eller batteriet inte har en plana urladdningskurvor, får DC/ DC-omvandlingen en lägre verkningsgrad, vilket resulterar i kortare batteritid (20 procent kortare) eller krav på mer regelbunden uppladdning. Det senare gäller exempelvis bärbar medicinsk utrustning.

Batterihanteringskretsen LTC6813 kan övervaka 18 battericeller.

krets analyserar SOC- och SOH-data i realtid, anpassar laddningsalgoritmen, informerar användaren om batteriets potential (exempelvis om batteriet är redo för hög strömurladdning vid ett strömavbrott) och ser till att hålla optimal balans mellan bra och dåliga batterier i stora energilagringssystem, för att öka den totala batterilivslängden. För ett mycket gammalt batteri med en kraftigt lutande urladdningskurva kan man lätt beräkna batteriets laddningstillstånd om man mäter delta för spänningsfallet under kort tid och även vet batterispänningens absolutvärde. För ett nytt litiumbatteri kräver denna mätning en noggrannhet som

N O G G R A N N A O C H T I L L F Ö R L I T L I G A SOC- och SOH-beräkningar kan i bästa fall förlänga batterilivslängden från 10 till 20 år, men ger vanligtvis 30 procent bättre livslängd vilket minskar energilagringssystemets sammanlagda kostnad med över 30 procent när underhållskostnader är inkluderade. Tillsammans med mer noggrann SOC-information, undviker detta överladdning eller överurladdning som annars snabbt kan tömma ett batteri. Det minimerar risken för kortslutning, brand och andra farliga situationer och hjälper till att utnyttja all energi i ett batteri samt gör det möjligt att batterier laddas på bästa och mest effektiva sätt. Batterihanteringslösningen, LTC6813, som föreslås här kan användas i sjukvårdsutrustningar som exempelvis bärbara ultra­ ljudsenheter och storskaliga (megawatt/ timme) energilagringssystem (för sjukhus, fabriker, elnätsstabilisering, laddningsinfrastruktur för elfordon och bostäder) liksom industrirobotar och fordon. Analog Devices teknik är portabel, vilket är till stor fördel i fråga om tillförlitlighet och säkerhet eftersom den utformats att fungera i olika tuffa miljöer samt uppfyller funktionssäkerhetskraven enligt en rad standarder, från ASIL för fordon till industrins SIL (exempelvis VDE AR 2510-2/-50, IEC EN 61508, m. fl.).

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, maskinstyrningssystem, mobila transformationer m.m. Kontakta oss för ytterligare information.

08-97 00 70 info@elproman.se www.elproman.se

182x66_högström_2018.indd 1 ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

2018-09-03 11:10:16



▲ ▲

D E N S TÖ R S TA N AC K D E L E N med en plan urladdningskurva är att det är betydligt svårare att bestämma batteriets laddningstillstånd (SOC) och hälsotillstånd (SOH). SOC måste beräknas med en mycket hög noggrannhet så att batteriet laddas upp och laddas ur kontrollerat. Överladdning kan skapa problem med säkerheten, resultera i en försämrad batterikemi och även skapa kortslutningar som leder till risk för brand eller gasläckage. För mycket urladdning kan skada batteriet och förkorta dess livslängd med mer än 50 procent. SOH används för att hjälpa till att förhindra att bra batterier byts ut och för att hålla koll på dåliga batterier innan de ger problem. En styr-

Urladdningsprofil för litiumbatterier.

är flera storleksordningar högre, eftersom spänningsfallet är så mycket mindre inom en given tidsperiod. För SOH gäller att gamla batterier urladdas snabbt och förutsägbart. Deras urladdningskurva lutar betydligt mer och önskad laddningsspänning kan inte uppnås. Nya litiumbatterier bibehåller sina goda egenskaper längre, men kan så småningom försämras och snabbt ändra sin impedans- och urladdningskurva mot slutet av sin livslängd eller vid skada. Det är därför extra viktigt att göra temperaturmätningar, helst vid varje enskild cell, så att den informationen kan integreras med SOC- och SOH-algoritmerna för att öka deras noggrannhet.

LTC6813 med isolerad koppling till stödkretsen LTC6820.

R TA T

PE R

IKEL

▲ ▲

Batteriövervakningssystemet utnyttjar en ny lösning som kombinerar en krets som övervakar och balanserar 18 celler med ett gränssnitt som isolerar styrkrets och SPIslav. En övervakare för batteristackar med många celler mäter upp till 18 seriekopplade battericeller med ett sammanlagt mätfel på mindre än 2,2 mV. Cellens mätområde, från 0 V till 5 V, gör att den passar för flertalet batterikemier. Samtliga 18 celler kan mätas på 290 μs och en lägre datainsamlingshastighet kan väljas för högre brusreducering. Flera kretsar kan seriekopplas för att samtidigt övervaka celler i långa högspända batteristrängar. Varje krets har ett isoSPI-gränssnitt för snabb, rf-immun kommunikation över långa avstånd. Flera kretsar kopplas i en kedja (daisy chain) med en gemensam anslutning till värdprocessorn. Kedjan kan fungera dubbelriktat för redundans, även om ett fel uppstår längs kommunikationsvägen. Kretsen kan kraftmatas direkt från batterstacken eller från en isolerad spänningskälla. Den inkluderar passiv balansering för varje cell med individuell PWM-baserad styrning av pulslängden. Övriga funktioner inkluderar en inbyggd 5 Vregulator, nio universella IO:ar och ett sovläge där strömförbrukningen minskar till 6 μA. På grund av noggrannhetskraven som ställs på batterihanteringssystemet – både

EX

TEMA: POWER

på kort och lång sikt – utnyttjar det en inbyggd Zener-referens snarare än en bandgapsreferens. Det ger en stabil primär spänningsreferens med låg drift (20 ppm/√), låg temperaturkoefficient (3 ppm/°C) och låg hysteres (20 ppm) tillsammans med utmärkt långtidsstabilitet.

H Ö G N O G G R A N N H E T och stabilitet är viktigt då det är en förutsättning för att kunna mäta battericeller. Eventuella fel har en kumulativt negativ inverkan på insamlad data, algoritmer och systemets prestanda. Även om en mycket noggrann referens är nödvändig för hög prestanda, är det i sig inte nog. AD-omvandlarens arkitektur och dess funktion måste tillgodose specifikationer i en elektriskt störande miljö, som är ett resultat av pulsbreddsmodulerade (PWM)

transienter hos systemets likriktare. Korrekt bedömning av batteriernas laddnings- och hälsotillstånd kräver också mätning av korrelerad spänning, ström och temperatur. För att mildra störningar innan de påverkar batterihanteringssystemets prestanda utnyttjar omvandlaren som övervakar stacken en sigma-delta-topologi. Den tar hjälp av sex valbara filteralternativ för att hantera störande miljöer. Sigma-delta-lösningen minskar effekten av elektromagnetiska störningar (EMI) och andra transientrelaterade störningar eftersom den använder många samplingar per omvandling tillsammans med en genomsnittsbaserad filterfunktion. Cellbalansering är oundvikligt i system som utnyttjar stora batteripaket arrangerade i grupper om celler eller moduler, likt de

Tillfälliga EMC-problem?

Hyr vår EMC-scanner och hitta störningskällan.

See it before you



it!

q +46 280 41122

9

info@detectus.com www.detectus.com

Moravägen 1 782 31 Malung

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

TEMA: POWER

stora energilagringsenheter som används för reservel på sjukhus. Trots att flertalet litiumceller är matchade vid inköpet förlorar de kapacitet med tiden. Denna åldringsprocess kan variera från en cell till en annan på grund av flera faktorer, exempelvis temperaturgradienter. Celler som fungerar bortom sin SOC-gräns kommer dessutom att åldras i förtid och förlora ytterligare kapacitet. Sådana skillnader i kapacitet tillsammans med små skillnader i självurladdning och lastström ­leder till obalans mellan cellerna. F Ö R AT T ÅTG Ä R D A sådan obalans stöder kretsen passiv balansering (med en timer som ställs av användaren). Passiv balansering är en billig och enkel metod för normalisering av SOC för samtliga celler under batteriets laddningscykel. Genom att ta bort laddning från celler med lägre kapacitet ser den passiva balanseringen till att dessa inte överladdas. Kretsen kan även användas för att styra aktiv balansering. Det är en mer komplicerad balanseringsteknik som överför laddning mellan celler vid laddning eller urladdning. Cellbalanseringen, vare sig den görs aktivt eller passivt, kräver hög mätnoggrannhet. Om mätfelen ökar begränsas effekten av balanseringen. Eftersom SOC-området är begränsat ökar dessutom känsligheten för

sådana fel. Ett sammanlagt mätfel på mindre än 1,2 mV ligger långt under de systemkrav som gäller vid batteriövervakning. Energilagringssystem måste ha en kommunikationsslinga som sammanbinder samtliga battericeller. Slingan skickar data från systemets batteri till en molnbaserad energihanteringsalgoritm som följer laddnings- och urladdningshändelser. Den fastställer bästa sättet att maximera batterianvändningen eller hur man bäst behåller batteriet fulladdat i händelse av strömavbrott. ADIs LTC681x och LTC680x är två moderna kretsfamiljer för övervakning av batteristackar. Versionen med 18 kanaler heter LTC6813. En övervakningskrets måste kommunicera med en master-enhet, där en styrkrets eller processor beräknar SOC- och SOH-värden och reglerar laddnings- och urladdningsprofilerna. Olika anslutningsformer är möjliga, där den isolerade kommunikationskanalen är att föredra för högspänningstillämpningar som exempelvis energilagringssystem (400 V till 1 500 V) och bärbar utrustning med batterier av hög kapacitet (40 V till 200 V). Den isoSPI-funktion som byggts in i LTC6813 möjliggör i kombination med ett isoSPI-gränssnitt (LTC6820) säker och robust överföring av information över en isolations-

barriär. isoSPI är särskilt användbart i energilagringssystem som ger hundratals volt via seriekopplade celler, vilket kräver full isolation för att minimera risken för personskada. I L AG R I N G S S YS T E M där fler än 18 celler utnyttjas måste flera kort för batterihantering kopplas samman. En robust ihopkoppling av flera identiska kretskort, med en LTC6813 vardera, konfigureras för arbete i en ”daisy”kedja. Mikroprocessorn sitter på ett separat kretskort. För att skapa 2-trådig isolation mellan mikroprocessorns kretskort och det första kortet utnyttjas stödkretsen LTC6820. Den största utmaningen vid konstruktion av en lösning som övervakar batteristackar, och inkluderar balanserings- och kommunikationsfunktioner, är att skapa en brusfri kretskortslayout där kritiska ledare placeras långt ifrån bruskällorna, såsom switchade spänningsenheter. Den höga noggrannheten och precisionen hos ADI:s lösning kan hjälpa till att optimera redan bra konstruktioner. Batterierna kommer då att utnyttjas effektivt, få 30 procent längre livslängd och fungera på ett säkert sätt. ADI erbjuder även ett brett sortiment av system för utvärdering och plattformar för batteriövervakning, liksom en komplett portfölj av varianter för alla behov. n

DC/DC Design made easy: MPM-Modules!

r out ou Check Shop: op le p om/sh Sam odico.c www.c

•Small and compact •Coil, FETs and compensation already integrated •Wide portfolio of modules with different voltage and power ranges ©Frank Rohde - Fotolia.com

•Evaluation Boards available in the CODICO Sample Shop

Contact: +46 8 545 667 70 | info@broadband.se | www.broadband.se |

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

www.codico.com/shop



TEMA: POWER

PE R

R TA T

EX

Balanserar prestanda och läckström

IKEL

Japansk hybridprocess bäddar för extremt strömsnåla styrkretsar

I

takt med att världen blir allt mer uppkopplad ställs vi inför ett stort antal motstridiga krav som vi måste balansera i våra konstruktioner. Konsumenterna kräver allt komplexare produkter – de vill ha högre prestanda och mer avancerade funktioner. Samtidigt måste kraven vägas mot en lägre energiförbrukning hos tillämpningen, dessutom till den lägsta möjliga systemkostnaden. När konstruktörer av styrkretsar använder de standard-CMOS-processer som finns att tillgå idag måste de ta en mängd tuffa beslut som berör deras konstruktion. De måste balansera prestanda och integration mot strömförbrukning. Det gäller särskilt med avseende på enhetens standbyström. V I K A N VÄ L J A AT T A N VÄ N D A en avancerad processnod, vanligtvis 40 nm, även om dagens linjebredder ofta är ännu mindre. Det gör att vi kan erbjuda produkter med en hög grad av periferiintegration – här ingår flashminne på 2 Mbyte eller mer – och hög prestanda. Det är inte ovanligt att sådana processer klarar över 200 MHz.



Av Graeme Clark, Renesas Electronics Europe Graeme Clark har arbetat med strömsnåla styrkretsar på Renesas Electronics Europe, tidigare Hitachi Electronics, i ett flertal olika roller under mer än 20 år. Idag har Graeme ansvar för att introducera styrkretsar tillverkade i den nya halvledarprocessen SOTB på den europeiska marknaden.

Även om switchströmmen för en sådan process vanligen är mycket låg, någonstans mellan 50 µA/MHz och 100 µA/MHz, så är läckströmmen från varje grind mycket hög vid fina linjebredder. Det resulterar i extremt höga strömmar i standby, vanligtvis mellan 10 µA till 100 µA eller ännu högre. Om vi vill utveckla kretsar som kombine-

rar låg läckström med låg ström i standby så måste vi vanligtvis välja större processgeometrier. Nackdelen är att det begränsar både prestanda och möjligheten att integrera mycket minne och andra periferienheter. I figur 1 kan du se det typiska värdet som går att uppnå för en rad olika processtekniker som finns på marknaden idag.

Figur 1. Så påverkas den aktiva strömmen och läckströmmar i olika processtekniker.

R E N E S A S H A R utvecklat en ny halvledarprocess kallad Silicon on Thin Buried Oxide, SOTB, för att hantera detta. Utvecklingen har skett inom LEAP, kort för Low power Electronics Association and Project, som är ett initiativ från den japanska regeringen. De speciella egenskaperna hos den nya processen gör att det går att undvika beroendet mellan processgeometri och effektförbrukning. Där-

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

TEMA: POWER

med kan vi designa kretsar som kombinerar den lägsta aktiva strömmen med mycket låga läckströmmar. SOTB-processen gör även att vi får hög prestanda, liksom stora minnen och många periferienheter. I figur 2 kan de se en jämförelse mellan SOTB och andra processer. Ett av de stora genombrotten har varit möjligheten att skapa en hybridstruktur i kisel (se figur 3). Den kombinerar fördelarna hos den nya SOTB-processen med befintliga standardtekniker i samma konstruktion. På så sätt blir det möjligt att utnyttja styrkorna hos de båda teknologierna i samma krets.

Figur 3. Hybridstruktur hos SOTB.

tillverkningsprocessen för att grinden ska kunna leda. Det är extremt svårt att styra exakt hur många atomer som injiceras i varje grind.

Det är särskilt utmanande vid finare processgeometrier, eftersom antalet atomer då är mycket litet – ibland handlar det bara om cirka 100 atomer som ska injiceras. Det

▲ ▲

D E T I N N E B Ä R AT T V I kan använda SOTBtekniken i delar av konstruktionen där det krävs extremt låg energiförbrukning, men vi kan fortfarande använda standardteknik för funktioner som in- och utgångar och analogt. En annan fördel är att konstruktörerna kan fortsätta att arbeta med enheter som har liknande elektriska egenskaper som de styrkretsar som de sedan tidigare är bekanta med. Bilden på hybridstrukturen i figur 3 visar också några av fördelarna hos grindstrukturen i SOTB-processen. I en traditionell grindkonstruktion måste vi injicera föroreningar i kanalen eller dopa kislet med atomer under

Figur 2. Här jämförs egenskaper hos SOTB-processen och andra processer.

Gemensamt skapande av städernas framtid Advantech och dess partners arbetar tillsammans för att utveckla en rad IIoT-lösningar som omvandlar städernas framtid, inklusive värdeadderande SRP’s (Solution Ready Packages) för att påskynda tillväxten. Den tredje vågen av digital revolution har officiellt börjat.

Advantech Nordic, Sweden, Stockholm office Toll Free: 00800 2426 8081/80 | Phone: +46 (0)8 64 60 500 eMail: customercare@advantech.eu | Österögatan 1, 164 40 Kista, Sweden

TEMA: POWER

EX

R TA T

IKEL

▲ ▲

betyder att det kan bli stor variation i ­antalet ett typiskt chip implementerat i en bulkprodopningsatomer i de olika grindarna, v­ ilket cess kommer att switcha. Figuren visar hur medför att grindarna i en och samma tröskelspänningen hos en miljon trans­enhet får väldigt olika switchegenistorer på ett och samma testchip R skaper. varierar. Det går att se att de bästa E P SOTB har en grindkonstruktion grindarna kommer att switcha där kanalen inte dopas. Istället vid cirka 0,3 V, medan de sämsta styrs grindens egenskaper av det switchar någonstans runt 0,7 V. extremt tunna isolerande skiktet För att kunna garantera säker drift (SOI-lagret i figur 3). Med modern hos varje transistor måste vi arbeta processteknik kan detta göras exmed spänningar som ligger klart tremt välkontrollerat och det blir hög reöver 1,0 V. Det har i sin tur en direkt inverpeterbart över hela ytan. Detta betyder att kan på strömmen som chipet förbrukar. variationen mellan de olika grindarna blir Den blå linjen i samma figur visar karakmycket lägre än då traditionella grindkon- teristiken hos SOTB-grinden. Här är variatiostruktioner används. Det gör i sin tur att det nen i tröskelspänning betydligt mindre, och går att skruva ner arbetsspänningen mar- switchningen sker inom ett betydligt smakant, och därmed energin som krävs för att lare spänningsområde. Det innebär att chip switcha grinden. som är tillverkade i en SOTB-process kan drivas vid en lägre spänning och fortfarande Y T T E R L I G A R E E N F Ö R D E L med SOTB-tekgarantera att varje grind fungerar korrekt, niken är att det går att lägga på en negativ vilket minskar den aktiva energiförbrukningspänning på varje grind. Det tillåter oss att en radikalt. styra spänningströskeln för att en grind ska switcha. Det kan antingen ske individuellt D E N G R Ö N A L I N J E N i figur 4 visar hur det ser ut när grindarna i en SOTB-process drivs med för varje grind eller över hela enheten. I figur 4 visar vi en jämförelse mellan chip en negativ spänning (är backspända). Här som är tillverkade i en SOTB-process och kan vi styra läckströmmen hos varje enskild chip tillverkade i en standardprocess i kisel. grind – med andra ord, vi kan låta hela eller Den röda linjen visar området inom vilket delar av chipet arbeta i ett tillstånd med ex-



Figur 4. En jämförelse av spänningströskeln hos SOTB och en standardprocess.

tremt låg läckström, vilket kraftigt minskar strömmen i standby. Den nya processen gör att vi kan utveckla en helt ny generation av styrkretsar som kan kombinera och dra nytta av de bästa egenskaperna som en process med fina geome-

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

TEMA: POWER

trier ger och de bästa egenskaperna som en process med större geometrier ger. Renesas har utvecklat en första styrkrets i SOTB. Den kombinerar en Cortex M0+-­kärna som klockas upp till 64 MHz med en stor mängd periferienheter, upp till 1,5 Mbyte flash och 256 kbyte SRAM. D E N F Ö R S TA K R E T S E N – Renesas R7F0E017 – har prestanda enligt nedan: l aktiv ström på 20 µA/MHz l standbyström på 140 nA l AD-omvandling vid 3 µA l 256 kbyte SRAM med en standbyström på 1 nA/kbyte F R A M T I D A K R E T S A R tillverkade i den nya processen kommer att kunna erbjuda ännu lägre effektförbrukning. Figur 5 visar en sammanställning över funktionerna hos R7F0E017. Kretsen kombinerar ett stort integrerat flashminne och SRAM med mycket låg effektförbrukning. Den passar väl för ett brett spektrum av til�lämpningar, där wearables, konsumentprodukter samt industriella och medicinska är några exempel. Det passar även bra att använda SOTBprocessen för kretsar som ska skörda sin ­energi från omgivningen. Med detta i åtan-

Figur 5. En översikt över funktionerna hos den första styrkretsen som använder SOTB-processen.

ke har R7F0E017 även bestyckats med en ­speciell styrenhet för energiskördning. Det gör att kretsen kan hämta energi från en mängd olika förnybara energikällor, men också att den automatiskt kan styra ett externt laddningsbart batteri eller en superkondensator. Hittills har prover av R7F0E017 samt en komplett serie med utvecklingsverktyg släppts till betakunder. Planen är att allmän-

na prover ska finnas tillgängliga under fjärde kvartalet 2019. Den nya halvledarprocessen kommer att bana väg för en helt ny klass av extremt energisnåla styrkretsar som passar i nästa generation av uppkopplade tillämpningar. Till detta kommer också att den bäddar för nya typer av energiskördande lösningar som kan hantera utmaningarna som vi ser i många av dagens lågeffektstillämpningar. n

A S S Ä M L E S E G I R E V S H E L A17 O K T O B E R 2 0 19 | K I S T A M Ä S S A N E J D Ä L G P GEMENSKA - KUNSKAP UTVECKLING

16 &

4

anledningar till att besöka mässan:

1

Påverka din framtida arbets­ miljö och kompetensutveckling

2

Träffa branschen och diskutera nutid och framtid

3

fri entré elmassanstockholm.se

Gratis kompetens­ utveckling av över 50 talare

4

Testa de senaste produkt­ nyheterna på mässgolvet

Lyssna på futuristen Stefan Hyttfors på plats ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

Läs mer och hämta ditt kostnadsfria entrékort på: elmassanstockholm.se

MISSA INTE!

Ta bussen till mässan, helt kostnadsfritt



Läs mer på elmassanstockholm.se

NYA PRODUKTER

Kineskrets ersätter Arm med Risc-V n STYRKRETS Gigadevice släpper en familj styrkretsar på en 32-bitars Risc-V-kärna. De är kompatibla med företagets tidigare Arm Cortex M-kretsar och ger därmed en möjlighet att konstruera sig bort från brittiska Arm, som är utsatt för amerikanska handelsrestriktioner.

Kretsfamiljen finns redan i vo­ lymtillverkning i flera varianter. Den kan enligt Gigadevice an­ vändas för bland annat styrning, konsumentelektronik, IoT och artificiell intelligens. Kretsarna är ”generella” vilket betyder att de inte är skräddar­ sydda för en specifik tillämp­ ning. Det finns sedan tidigare bland annat Risc-V-kärnor i styrkretsar, kryptokretsar och AI-acceleratorer. Donald Trumps handelskrig har fått Arm att begränsa sina ingenjörers kontakter med kine­

siska företag. Nu ger Gigadevice sina kunder en möjlighet att ta adjö av Arm och den osäkerhe­ ten. Mjukvaran till den nya RiscV-kretsen ska enligt Gigadevice vara ”fullt kompatibel” med företagets tidigare tre familjer Cortex M-styrkretsar. R I S C - V - K Ä R N A N i kretsen är kon­ struerad i samarbete med kine­ siska Nuclei System Technology. Den heter Bumblebee och tickar i 108 MHz. I den frekvensen levererar kretsarna 153 DMIPS och 360 Coremark-poäng. Detta är 15 procent högre prestanda än motsvarande Cortex M-kretsar. Dessutom för halva energiför­ brukningen. I viloläge ska den ha 25 procent lägre energiförbruk­ ning. Bumblebee har en tvåstegsrör­ ledning men prestanda som en trestegs, enigt Gigadevice. Den utnyttjar prefetch och branch prediction och utför division

och multiplikation på en enda klockcykel. Den har dessutom en 64-bitars timer, 16 interrupt­ nivåer, två vilolägen och stöd för Jtag. K R E T S FA M I L J E N heter GD­ 32VF103. Den finns i 14 olika modeller. De har 16–128 kbyte flash, 6–32 kbyte SRAM-cache, två DMA:er, två 16-kanaliga 12-bitars AD-omvandlare på 2,6 MSPS med konfigurerbar upplösning, två 12-bitars DAomvandlare. Dessutom har de en uppsättning seriella gränssnitt, inklusive USB 2.0 FS OTG och Can 2.0. Här finns också PWM, Hall-gränssnitt och diverse tim­ rar. Och så kan de masstillverkas med krypterade id-nummer i Gflash. D E T F I N N S utvecklingsverktyg inklusive prototypkort, sensor­ kort, motordrivkort, skärmar och IoT-molnlösning.

Kretsen är liksom sina tidigare Cortex M-syskon benkompa­ tibel med styrkretsar från ST. Den kompatibiliteten har hjälpt Gigadevice skapa sin marknad. Företaget har till dags dato skeppat 300 miljoner styrkretsar. Nästa år hoppas företaget med hjälp av Risc-V-kretsarna att kunna nå 400 miljoner totalt. Härnäst planerar företaget en familj trådlösa kretsar med stöd för bland annat Wifi. Gigadevice grundades 2006 och är en av Kinas största flash­ minnestillverkare. JAN TÅNGRING jan@etn.se

Lägre profil än alternativen n INDUKTANS Amerikanska Coilcraft har släppt två serier chipinduktanser. Båda med minst 30 procent lägre profil än alla konkurrerande alternativ, hävdar företaget.

De två serierna heter 0402CT och 0402FL. I båda fallen handlar det om trådlindade chipinduktanser i 0402-format med extra låg profil.

Komponenterna i 0402CT-se­ rien är endast 0,45 mm höga. De går att få med induktanser från 11,2 nH till 56 nH med toleran­ ser inom 5, 3 eller 2 procent. Enheterna har mycket hög Q-faktor – upp till 84 vid 2,4 GHz. Likaså har de självresonans upp till 27,4 GHz och hanterar strömmar på upp till 2,3 A. Induktanserna i den andra se­ rien, 0402FL, har en ferrit-kärna.

Här är individerna som högst 0,55 mm. De kommer med 16 olika induktanser, från 20 nH till 560 nH, och hanterar strömmar upp till 1,3 A. B Å D A S E R I E R F I N N S att köpa i volym, likaså går det att beställa gratisprover direkt från Coilcrafts hemsida.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

Bli medlem i SER nu! SER är föreningen för Sveriges Elektro-, Data- och IT-ingenjörer. Vi arrangerar studiebesök, föredrag och seminarier för våra medlemmar där du får möjlighet att höra det senaste inom olika teknikområden. Genom oss kan du utöka ditt kontaktnät och möta nya intressanta företag. I medlemskapet ingår även Elektroniktidningen, Nordisk Energi samt vår egen medlemstidning Elteknik. Läs mer om oss på www.ser.se Du kan även mejla oss på ser@ser.se



ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

Låter probarna flyga snabbare n KRETSKORTSTEST Japanska Takaya, en av pionjärerna när det gäller kretskortstestare av typen flying probe, har släppt en ny modell som är 30 till 50 procent ­snabbare än föregångarna.

Flying probe-testare, det vill säga en testare med ett eller flera rör­ liga testhuvuden, används för att testa prototyper och korta serier av kretskort. I den nya maskinen APT1600FD finns det sex huvuden på ovansidan av kortet och fyra på undersidan. Varje huvud har en prob som går ned mot kortet för att skapa elektrisk förbin­ delse. Korten laserskannas för att kontrollera planheten vilket gör att man kan minimera kraften

som behövs för att skapa kontakt. Dessutom har maskinen kompletterats med fyra prober i vertikal led vilket gör att den kan komma åt ställen som de andra proberna inte når.

Jämfört med existerande mo­ deller är tiden det tar att testa ett kort med APT-1600FD mellan 30 och 50 procent kortade, enligt Takaya. PER HENRICSSON

per@etn.se

Nio miljoner logikceller i största FPGA:n n FRAMTID Först nästa höst blir den allmänt tillgänglig, Xilinx nya FPGA med nio miljoner logikceller som gör anspråk på att vara störst i världen.

Den nya kretsen är en efterföljare till Virtex-7 2000T och Virtex UltraScale VU440 med två res­ pektive fyra miljoner logikceller. De tillverkas i 28 nm respektive 20 nm medan VU19P går i en 16 nm-process. Förutom det rekordstora antalet logikblocket har kretsen feta databussar. Det går exem­ pelvis att skyffla data till ett

DDR4-minne med 1,5 Tbit/s och den sammanlagda bandbredden för de 80 transceivrarna är 4,5 Tbit/s. Varje transceiver ger upp till 28 Gbit/s. Dessutom finns 2072 generella in- och utgångar. Antalet DSP-block är 3 840

och det interna minnet är på 224 Mbit. VU19P blir den 14:e medlem­ men i Ultrascale+ vilket bland annat innebär att verktygen i Vivadosviten är väl utprövade. Kretsen har över 35 miljarder transistorer men är ingen mono­ lit. Precis som föregångarna an­ vänds en bärare av kisel där det bland annat finns fyra chip för logiken. Kretsen kan användas för bland annat prototyparbete vid asicutveckling, i accelerator­ kort, i test- och mätinstrument, i nätverksutrustning och i militära tillämpningar. PER HENRICSSON

per@etn.se

Ökad tillförlitlighet och minskade mått Kabelmonteringar färdiga att använda Finns med Reverse Fixing Screw-Lok för ökad flexibilitet - Sparar in tid och pengar på verktyg, utbildning och testning - Bakkåpor i metall för maximal dragavlastning och RF-skärmning - Upp till 45% mindre och 75% lättare än Micro-D - Motstår extrema stötar, vibrationer och temperaturer - Excellenta utgasningsegenskaper

www.harwin.com/ gecko-sl

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

Harwin Gecko-SL Sweden Apr 19.indd 1



01/04/2019 11:41

NYA PRODUKTER

Världens snabbaste ­neuronnätstränare n AI-ACCELERATOR Med sina 512 Tops i åtta bitars neuronnätsprestanda ska AI-acceleratorn Ascend 910 vara världens vassaste just nu, enligt Huawei.

Det kinesiska telekombolaget har en hel svit AI-kretsar i röret. Nu är den kraftfullaste av dem klar för lansering – Ascend 910 är optimerad för molnträning av artificiella neuronnät. Den levererar 256 Tops i 16-bi­ tars flyttal och 512 Tops i 8-bitars heltal. Förklaringen till tvåpo­ tenserna är förmodligen att de specificerades från sin prestanda. Prognosen var att den skulle dra 350 watt – men det visar sig att den var effektivare så istället för att dra upp prestanda sänker Huawei effekten till 310 watt. Enligt Huawei är Ascend 910

världens kraftfullaste AI-pro­ cessor, och det kan stämma. Den tillverkas i 9 nm. Huawei har testat Ascend 910 genom att låta den träna bild­ igenkänningsnätet Resnet-50. Det tog hälften så lång tid, enligt Huawei, som när närmaste kon­ kurrent gjorde det på. Hela sviten Ascendprocessorer kommer att omfatta fyra familjer, från Ascend Nano som drar 1 mW och levererar 20 Mops, upp till denna Ascend 910 som är den vassaste i familjen Ascend Max. Däremellan finns famil­ jerna Tiny, Lite och Mini. De ska täcka in alla AI-tillämpningar från moln och edge till IoT-noder och konsumentelektronik. Alla bygger de på en gemen­ sam grundkonstruktion kallad da Vinci, och alla kommer de att kunna programmeras i ett

NOW!

asier

en e v e W O N g n rderi

O

via

p

Drag & Dro

Huawei har släppt Ascend 310 i ett acceleratorkort som används av dussintals kunder för bland annat smart transport och smarta elnät.

gemensamt ramverk kallat Mindspore, som även kommer att stödja populära GPU:er, CPU:er och andra typer av processorer. V I L L D U A D D E R A ännu mer stöd kommer det också att gå bra eftersom Mindspore blir öppen källkod i början av nästa år. Redan i höstas lanserades Ascend 310. Den tillhör familjen Mini och drar 8 watt när den levererar 16 Tops i 8-bitars heltal och 8 Tflops i 16-bitars flyt­ tal. Den används av Huawei i produkten MDC (Mobile Data Center) och återfinns också i skyttelbusser, elbilar och själv­

körningsprototyper. Dessutom har Huawei låtit den snurra i sitt moln där den bland annat gjort bildanalys, textläs­ ning och videoanalys – samman­ lagt finns 50 olika molntjänster kring den som används totalt 100 miljoner gånger om dagen, en siffra som snart vänta stiga till 300 miljoner. I Huaweis molns finns också Huaweis modellutvecklings­ verktyg Modelarts. Det används av drygt 30 000 utvecklare som dagligen i snitt ägnar 32 000 trä­ ningstimmar åt 4 000 neuronnät, merparten bildtolkningsnät. JAN TÅNGRING jan@etn.se

with > 40,000 customers Europe‘s largest prototype manufacturer

*

+ * supported file formats

PCB-POOL® is a registered trademark of

Give it a try: www.beta-layout.com



ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

Intel skeppar första FPGA:an n LOGIK I början av april lanserade Intel den första FPGA:an som utvecklats i egen regi. Nu har de första exemplaren av Agilex, som tillverkas i företagets 10 nm-process, levererats till kunder.

Det har gått lite drygt tre år se­ dan Intel köpte Altera och Agilex är den första FPGA-familjen som utvecklats från grunden i processorjättens regi. Den pro­ grammerbara logiken i andra ge­ nerationens Hypeflexarkitektur är dock bara ett av byggblocken i systemkretsen. Det finns också DSP-block, minne, analoga block, kommu­ nikationsbussar och allt möjligt annat. Det handlar dock inte om en monolit, Agilex byggs ihop av okapslade chip med hjälp av In­

tels egenutvecklade 3D-byggsätt baserat på Embedded Multi-Die Interconnect Bridge (EMIB). FA M I L J E N Ä R D E S I G N A D för att passa ihop med Intels server­ processor Xeon. Bland annat kommer Agilex med Compute Express Link som gör det möjligt att låta FPGA:an och processorn dela minne. Agilex kommer att finnas i ett antal olika varianter som passar för allt från nätverksnoder med snabb respons via virtualiserade nätverksprodukter, exempelvis för 5G, till acceleration av olika arbetsuppgifter i datacenter. Intel listar fyra kunder som nu fått kretsar. Det är Colorado Engineering, Mantaro Networks, Microsoft och Silicom.

PER HENRICSSON per@etn.se

Vi söker elektronikingenjörer som vill utveckla morgondagens teknik Vi söker just nu juniora och erfarna elektronik­ ingenjörer till våra kontor i Gävle, Linköping och Stockholm. Hos oss får du arbeta med spännande och utmanande uppdrag åt våra kunder som återfinns inom telekom, medtech, fordons­, försvars­ och verkstadsindustrin. Du kommer att jobba in­house eller on­site hos våra kunder. Exempel på dina arbetsuppgifter/ansvar • Simulering • Hårdvarukonstruktion inom ditt område: analogt, digitalt, radio, kraft • Programmering i t ex VHDL, VeriLog, C++ • AD- och DA-konvertering Du kommer att utveckla elektroniklösningar enligt följande process:

Låter detta intressant? Läs då mer på:

www.syntronic.com/vacancies-europe

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

One step  ahead

NYA PRODUKTER

Cosel lovar liv i tio år

Minimalt skydd för fordon

n KRAFT Japanska Cosel har släppt en 80 W DC/DC-omvandlare som företaget hävdar är en av de mest tillförlitliga i sitt slag. Påståendet backas upp av en garantitid på 10 år.

Omvandlaren MGF80 är byggd i ett skärmat metallhölje med stan­ dardformat. Den kommer med två olika inspänningsområden: 9 V till 36 V och 18 V till 76 V. MGFS80 har enkel utgång och finns med de fyra utspänningar­ na 3,3 V, 5 V, 12 V och 15 V. Dessa kan justeras till ±10 procent med en resistansbrygga eller poten­ tiometer. MGFW80 har dubbel utgång och två fabrikstrimmade utspänningar på ±12 V eller ±15 V, som ger 24 V respektive 30 V mellan ytterändarna. Noggrant komponentval är en viktig del i att Cosel vågar garantera lång livstid för enhe­ terna. Ett exempel är att de inte innehåller kondensatorer med

aluminium eller tantal. De har även genomgått omfattande tes­ ter, till exempel klarar de 3-axlig vibration motsvarande 10G och stöt på 50G. MGF80 har en typisk verk­ ningsgrad på höga 94 procent, som uppnås genom synkron lik­ riktning och soft-switching. Alla enheter når en uteffekt upp till 81,6 W förutom 3,3 V-varianten MGFS80243R3 som begränsats till 59,4 W. Omvandlarna tål arbets­ temperatur mellan –40 °C till +85 °C, med maximalt +110 °C på höljet. Ett termiskt skydd slår

av en enhet om maximalt tillåten temperatur överskrids. Likaså har serien skydd för överström och överspänning. Isolationen mellan in- och utgång är 1 500 Vdc medan den mellan in- och utgång mot höljet är 1 000 Vdc. Serien är god­ känd enligt UL62368-1, C-UL [CSA62368-1), EN62368-1 och 2014/35/EU. Likaså uppfyller den RoHS. MGF80 kommer i standard­ formatet 50,8 × 25,4 × 9,9 mm (2 × 1 × 0,39 tum). ANNA WENNBERG anna@etn.se

Kraftomvandling för batteridrivet n STRÖMFÖRSÖRJNING Japanska Rohm har släppt en upp- och nedkonverterande DC/DC-omvandlare med integrerade switchtransistorer. Den höga verkningsgraden i kombination med låg strömförbrukning gör den som klippt och skuren för batteridrivet, hävdar Rohm.

När Rohm presenterar sin nya DC/DC-omvandlare är det på batteridrivna IoT-prylar, wear­ ables och andra små bärbara ting som företaget siktar. Med andra ord på ting som ofta strävar efter minimal storlek och mycket låg effektförbrukning. Företagets svar på önskemålet är vertikalt integrerade DC/DComvandlare. Sedan tidigare har Rohm släppt en buck-omvand­ lare och en boost-omvandlare under det konceptet, men nu kommer alltså BD83070GWL som hanterar både buck och boost. Omvandlaren är baserad på pulsbreddsmodulation och har



n VARISTOR Japanska TDK påstår sig ha utvecklat världens minsta överspänningsskydd för Ethernetkommunikation i fordon. Enligt påståendet är den nylanserade varistorn 75 procent mindre än alla alternativ på marknaden. Nykomlingen är byggd i flera lager. Den är kvalifice­ rad för fordonsstandarden AEC-Q200, har en maximal driftspänning på 70 V och ett temperaturområde som sträcker sig från −55°C till +150°C. Tack vare extremt precis flerlagersteknik har den lilla komponenten en mycket låg kapacitans och tajt tolerans – bara 1,1 ±0,3 pF – vilket garanterar signalintegritet även vid höga datahastighe­ ter. Det gör den enligt TDK som klippt och skuren för att skydda Ethernetkommuni­ kationen i moderna bilar mot överspänningar. Komponenten, med namnet AVRH10C101K­ T1R1NE8, har måttet 1,0 × 0,5 × 0,5 mm. Det innebär att den har en volym som är 75 procent mindre än alla existe­ rande alternativa komponen­ ter, hävdar TDK. Framåt planerar det japanska företaget att släppa ytterligare komponenter inom samma produktfamilj, med sikte på fordon. ANNA WENNBERG anna@etn.se

inbyggda MOSFET:ar i BiCMOS som switchar med 1,5 MHz. Därmed når den 97 procents verkningsgrad i kraftomvand­ ligen vid lasten 200 mA, vilket Rohm hävdar är industribäst. Vid annat lastscenario – lätt (från 200 µA) eller hög (upp till 1 A) – ligger motsvarande verkningsgrad över 90 ­procent, vilket bäddar för hög verknings­ grad över ett brett område av ­batteritillämpningar. Ström­ förbrukningen i vila anges dessutom till låga 2,8 µA.

Omvandlaren levererar 3,3 V eller 2,5 V från ett encelligt liti­ umjonbatteri eller annan matning mellan 2,0 och 5,5 V. Den kan leverera upp till 1 A vid inspän­ ningar mellan 2,7 och 5,5 V. Nykomlingen har 12 anslutningar och måttet 1,20 × 1,60 × 0,57 mm. Prover finns att få, medan volymer ska komma under oktober i år. Även ett utvecklingskort – BD83070GWL-EVK-001 – finns att köpa. ANNA WENNBERG

anna@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19

Svensk Elektronik – först in i framtiden. På gång i Svensk Elektronik. Handboken 2.0 går snart i tryck.

Fylld med kunskap från flera av våra medlemsföretag. Tidigt nästa år, den 15:e januari 2020, kommer vi att hålla ett kurspaket baserat på Handboken 2.0. Håll utkik för mer info på vår hemsida, svenskelektronik.se

Se till att bli medlem och ta del av våra förmåner! KALENDARIUM 5–6 november Embedded Conference Scandinavia. 28 november Höstmöte.

SCANIA

5 december Direktivsdagen. Håll koll på regelverken!

Boka in Svensk Elektroniks Höstmöte på Scania den 28 november i din kalender!

Passa på att träffa dina medlemsvänner på Svensk Elektronik och ta del av vad som händer i branschen. Passa även på att lära känna höstmötets värd – Scania: deras produkter och verksamhet och kanske testköra en toppmodern lastbil (obs begränsat antal platser).

Embedded Conference Scandinavia 5–6 november.

Boka plats på Skandinaviens största embedded-konferens Embedded Conference Scandinavia 5–6 nov 2019, Kistamässan. Om du vill vara med som utställare eller medverka i programmet är det dags att anmäla sig nu. www.embeddedconference.se Du som är medlem har självklart förmånlig rabatt, som vanligt.

Från Stora Elektronikdagen med Summit 12 september. Du som inte var där missade: • Ishtar Touailat var med och diskuterade ”Vad kan digitalisering och AI göra för vårt samhälle och hur påverkas elektronikbranschen”. Ishtar Touailat har blivit utsedd till bl.a. Framtidens kvinnliga ledare, Sveriges mäktigaste affärskvinna, Supertalang och Årets IT-kvinna. Ishtar har uppmärksammats stort för sitt entreprenörskap och ledarskap. Ishtar Touailat är idag Global Head of AI & Innovation på TechBuddy. • Resultat från nyligen avslutade projekt. • Dialog med forskningssatsningar, Skolverket och utbildningsanordnare om hur vi kan attrahera framtidens arbetskra till elektronikbranschen. 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

Framtidens ledarskap förklarad av Ishtar Touailat, Global Head of AI & Innovation på Techbuddy.

• Bisnode redovisade en uppdaterad kartläggning av elektronikbranschen och dess utveckling de senaste 6 åren.

svenskelektronik.se/ kalendarium

Scandinavian Electronics Event – S.E.E. 2020 Följ med in i framtiden – produktion, utveckling och digitalisering möts på S.E.E. den 5–7 maj 2020, Kistamässan. Du som är medlem har självklart förmånlig rabatt, Boka din plats redan nu!

Tycker du att det vi gör är bra och värdefullt, hoppas jag att ditt företag ser till att vara medlem i Svensk Elektronik så vi tillsammans kan göra än mer för ditt företag och branschens konkurrenskra !

Mikael Joki, ordförande Svensk Elektronik

POSTTIDNING B Returadress: Elektroniktidningen Folkungagatan 122, 4 tr 116 30 Stockholm

HIGH PERFORMANCE, BENCHTOP VERSATILITY. Discover the new R&S®RTP oscilloscope (4 GHz to 16 GHz): Realtime de-embedding ► Multiple instruments in one ► Smallest footprint ►

Oscilloscope innovation. Measurement confidence. www.rohde-schwarz.com/RTP

Now with up to 16 GHz bandwidth.