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www markttechnik de Nr 4 2023 8 Aktuell Nachrichten Kurven « Außerdem ist es für Infineon wichtig alle Prozesse hausintern zu halten »Wir wollen wirklich alle Fertigungsprozesse entlang der gesamten Lieferkette im Griff haben« so Deboy weiter »Nur die Siliziumsubstrate kaufen wir ein Das ist nicht weiter komplex Aber bei allem anderen – der Herstellung des Super-Lattice des Galliumnitrid-Stacks und der Transistorzelle – verlassen wir uns auf unsere eigenen Verfahren und auf unsere eigenen Fertigungsstätten « Prof Florin Udrea ist beim Thema Fehlermechanismen nicht so zurückhaltend wie Deboy und nennt ein Beispiel »Noch vor zehn Jahren diskutierten viele über vertikale Leckströme zwischen dem Drain und dem Subs trat in MOS-FETs und IGBTs Heute redet niemand mehr darüber denn mittlerweile wissen wir dass dieser Leckstrom nur bei extrem hohen Spannungen auftritt « Dies überträgt er auf den sogenannten Current Collapse bei Galliumnitrid-HEMTs »Vor ein paar Jahren sprach man noch über den Current Collapse Heute hört man nichts mehr davon Zwar erhöht sich der Durchlasswiderstand beim Einschalten kurzzeitig – dynamic Ron genannt – aber diesen haben wir mittlerweile gut im Griff Selbst bei den anspruchsvollsten Tests mit denen man diesen dynamischen Ron hervorheben will steigt der Wert lediglich um 20 bis 30 Prozent Und in realen Anwendungen dürfte der Wert deutlich unter zehn Prozent liegen « > GaN schafft sogar 10 kV Viele meinen Galliumnitrid sei für Sperrspannungen über 650 oder 900 Vweniger geeignet als Siliziumkarbid Dem widerspricht Prof Udrea vehement »Bereits heute gibt es Entwicklungen bei 1 2 kV Und wir selbst haben im Labor ein mehrkanaliges laterales GaN-Bauelement gefertigt das sogar 10 kV aushält Ich behaupte nicht dass dies ein Markt für laterale Bauelemente sein wird aber ich kann nicht erkennen dass der Übergang zu 1 2 kV und zu Hochleistungsanwendungen problematisch sein könnte « Denis Marcon stimmt dem zu und weist darauf hin dass Siliziumkarbid schon länger am Markt und damit ausgereifter ist »Ich frage mich was wäre wenn GaN zur gleichen Zeit gestartet wäre und heute die gleiche Technologiereife wie SiC hätte Vielleicht sähe die Situation bei 1200 Volt heute völlig anders aus« so der Innoscience-Manager Aber auch bei niedrigeren Sperrspannungen dürfte Galliumnitrid einen großen Markt finden Dr Gerald Deboy erklärt dies folgendermaßen »100-und 200-Volt-GaN eignet sich als sekundärseitiges Synchrongleichrichter-Bauelement ohne Sperrverzögerung Dadurch lässt sich die Schaltfrequenz auf der Primärseite auf Hunderte von Kilohertz anheben was wiederum nur mit High-Voltage-GaN machbar ist « Dem stimmt Prof Udrea zu gibt aber zu bedenken dass die Vorteile von GaN gegenüber Silizium mit sinkender Sperrspannung immer kleiner werden »Je niedriger die Spannung ist desto höher müssen die Frequenzen sein damit GaN seine Vorteile voll ausspielen kann« so der CTO von Cambridge GaN Devices Einen letzten Vorteil den Leistungshalbleiter aus Galliumnitrid gegenüber solchen aus Siliziumkarbid und zurzeit auch aus Silizium bietet ist die Verfügbarkeit und die Lieferkette Silizium-MOSFETs und -IGBTs haben immer noch extrem lange Lieferzeiten und bei Siliziumkarbid sind die Rohwafer der limitierende Faktor Hassane El-Khoury CEO von onsemi bemerkte unlängst dass die gesamte Produktion von SiC-Halbleitern für das Jahr 2023 bereits verkauft sei Bei Galliumnitrid sieht die Lage ganz anders aus denn »allein in den USA gibt es mehr als drei Dutzend 150-und 200-mm-Wafer-Fabs die wahrscheinlich eingemottet werden« stellt Gene Sheridan klar »Mit GaN können wir diesen Fabs neues Leben einhauchen – und zwar für Jahrzehnte – und das in der Hälfte der Zeit die für den Bau einer neuen Fab benötigt wird« so der Navitas-CEO Diese Fabs seien vollständig abgeschrieben sodass die Kostenstruktur gegen Null tendiert »Wir bekommen eine Menge Kapazität und können damit die Lieferzeiten für lange Zeit sehr kurz halten « rh ■ Fortsetzung von Seite 3 Galliumnitrid Laut den Marktforschern der Yole Group wird der Markt für GaN-Bauelemente bis 2027 um 59 Prozent pro Jahr auf etwa 2 US-Dollar steigen Bild Yole Group Dr Gerald Deboy Infineon Technologies »100-und 200-Volt-GaN eignet sich für die sekundärseitige Synchrongleichrichtung Dadurch lässt sich die Schaltfrequenz auf der Primärseite auf Hunderte von Kilohertz anheben was wiederum nur mit High-Voltage-GaN machbar ist « Prof Florin Udrea Cambridge GaN Devices »Ich kann nicht erkennen dass bei GaN der Übergang zu 1 2 kV und zu Hochleistungsanwendungen problematisch sein könnte «