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Gallium-Nitrid-on-Silicon GaN-Leistungshalbleiter nehmen Fahrt auf

Gerd Kucera

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Infineon Technologies AG
Heitec AG
TRACO ELECTRONIC GMBH
CTX Thermal Solutions GmbH

Laut IHS wächst der Markt für Leistungshalbleiter in GaN-on-Silicon-Technologie um über 50 Prozent jährlich. Infineon präsentiert während der APEC 2015 (Applied Power Electronics Conference and Exposition) energieeffiziente GaN-on-Silicon-Leistungsbausteine mit Enhancement-Mode- und Cascode-Konfiguration.

Andreas Urschitz, Infineon: „Erste Muster der Enhancement-Mode-/Cascode-Bausteine stehen Kunden unter NDA zur Verfügung."(Bild: Infineon)
Andreas Urschitz, Infineon: „Erste Muster der Enhancement-Mode-/Cascode-Bausteine stehen Kunden unter NDA zur Verfügung."
(Bild: Infineon)

Nach dem Zukauf von International Rectifier erweitert Infineon Technologies AG jetzt die Gallium-Nitrid-(GaN)-on-Silicon-Technologie und das entsprechende Produkt-Portfolio. Das Unternehmen bietet nun GaN-basierte Plattformen sowohl mit Enhancement-Mode- als auch Cascode-Konfiguration für hochleistungsfähige Applikationen an, die eine bestmögliche Energieeffizienz erfordern.

Zu den typischen Anwendungen zählen Schaltnetzteile (SMPS) in Servern, Telekom-Applikationen, mobilen Leistungs- und Konsumprodukten wie auch Class D-Audiosystemen. Aufgrund der GaN-Technologie können Stromversorgungen signifikant kleiner und leichter werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für innovative Endprodukte wie extrem flache LED-TV-Geräte.

„Das GaN-on-Silicon-Portfolio von Infineon in Kombination mit der Übernahme der GaN-Plattform von International Rectifier und unserer Partnerschaft mit Panasonic positioniert Infineon als Technologieführer im vielversprechenden GaN-Markt“, konstatiert Andreas Urschitz, Präsident des Geschäftsbereiches Power Management & Multimarket der Infineon Technologies AG, „entsprechend unseres strategischen Ansatzes ‚vom Produkt zum System‘ können unsere Kunden nun für ihre jeweilige Anwendung zwischen Enhancement-Mode- und Cascode-Konfiguration wählen. Gleichzeitig wird Infineon ein Gehäuse für die Oberflächenmontage (SMD) und ICs entwickeln, um die Vorteile von GaN auch in sehr kompakten Formaten bereitzustellen. Ein Beispiel für den Nutzen: Es lässt sich jetzt ein Ladegerät für Laptops produzieren, das viermal kleiner und leichter als die heute üblichen.“

Infineon erweitert das Produktangebot ebenso um spezielle Treiber und Controller-ICs, die entsprechende Topologien und höhere Frequenzen ermöglichen. Hiermit können die Vorteile von GaN voll ausgeschöpft werden. Das Portfolio wird auch um weitere Patente, einen GaN-on-Silicon-Epitaxie-Prozess und 100- bis 600-V-Technologien erweitert, die mit der Übernahme von International Rectifier einhergehen.

Zusätzlich werden Infineon und Panasonic auf Basis einer strategischen Partnerschaft gemeinsam Bausteine einführen, die die Enhancement Mode-GaN-on-Silicon-Transistorstruktur (Normally-off) von Panasonic in SMD-Gehäuse von Infineon integrieren. Damit stehen hoch effiziente, einfach einzusetzende 600-V-GaN-Bausteine mit der zusätzlichen Sicherheit von zwei Lieferquellen zur Verfügung.

So offeriert Infineon nun GaN-Technologie in Kombination mit weitreichender System-Expertise sowie dem nach eigenen Angaben umfassendsten Portfolio an Technologien und Produkten. Darüber hinaus verfügt das Unternehmen über die modernsten Fertigungseinrichtungen für die Volumen-Produktion sowie eine Second-Source für GaN-Leistungsbausteine (Normally-off) in einem SMD-Gehäuse von Infineon.

GaN ermöglicht gegenüber Silizium-basierten Lösungen eine höhere Leistungsdichte und einen besseren Wirkungsgrad bei weniger Platzbedarf. Daher ist diese Technologie prädestiniert für zahlreiche Anwendungen, von Konsumprodukten wie TV-Stromversorgungen über Class D-Audiover-stärkern bis hin zu Schaltnetzteilen in Servern und Telekom-Einrichtungen. Der Marktforscher IHS prognostiziert für Leistungshalbleiter mit GaN-on-Silicon ein durchschnittliches jährlichen Marktwachstum von über 50%. Das Marktvolumen, das 2014 laut IHS bei 15 Mio. US-$ lag, würde damit bis zum Jahre 2023 auf 800 Mio. USD ansteigen.

Infineon und die Panasonic Corporation präsentieren auf der APEC 2015 (Charlotte, North Carolina, 15. bis 19. März 2015) erste Muster von 600-V/70-mΩ-Bausteinen in einem DSO-Gehäuse.

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Gezeigt werden auch Demonstrationen der neuen Technologien sowohl mit Enhancement-Mode- als auch Cascode-Konfiguration. Erste Muster der Enhancement-Mode-/Cascode-Bausteine stehen dann Kunden unter NDA (Non-Disclosure Agreements) zur Verfügung. Cascode-Bausteine in Serienproduktion für mittlere Spannungsklasse sind für entsprechende Class-D-Audio-Kunden lieferbar.

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