Galliumnitrid-Halbleiter Infineon präsentiert weltweit erste 300-mm-GaN-Wafer für Leistungselektronik

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Als weltweit erstem Hersteller ist es Infineon gelungen, Infineon ist es gelungen, die weltweit erste 300-mm-Galliumnitrid (GaN)-Wafer-Technologie für die Leistungselektronik in skalierbarer Massenfertigung zu entwickeln.

Es könnte ein Durchbruch für Leistungshalbleiter auf Galliumnitrid-Basis sein: Infineon hat bekannt gegeben, als weltweit erstes Unternehmen eine verlässliche 300-mm-Power-Wafer-Technologie auf Galliumnitrid-Basis (GaN) entwickelt zu haben und diese in einer bestehenden, skalierbaren Hochvolumenfertigung zu beherrschen. Die Chipproduktion auf 300-mm-Wafern ist technologisch fortschrittlicher und wesentlich effizienter als auf 200-mm-Wafern, da der größere Waferdurchmesser 2,3-mal mehr Chips pro Wafer ermöglicht.

Das Interesse an Leistungshalbleitern auf Galliumnitrit-Basis (oder GaN-Power-Halbleitern) hat in den letzten Jahren vor allem in Industrie-, Automobil- und Verbraucher-, Computer- und Kommunikationsanwendungen stark zugenommen. GaN-Leistungshalbleiter kamen in letzter Zeit in zunehmenden Maße in Stromversorgungen für KI-Systeme, Solarwechselrichter, Ladegeräte und Adapter sowie Motorsteuerungssystem zum Einsatz. Gegenüber herkömmlichen Siliziumcarbid-Halbleitern versprechen GaN-ICs eine höhere Schaltgeschwindigkeit, kompaktere Bauweisen, eine höhere Elektronenbeweglichkeit für verbesserte Hochfrequenzeigenschaften und vor allem eine höhere Durchbruchfeldstärke, wodurch sie höheren Spannungen besser standhalten können.

Bessere Versorgungssicherheit für GaN-Halbleiter-Produkte

GaN-Halbleiter versprechen dadurch effizientere Leistung, eine kleinere Größe, ein geringeres Gewicht und niedrigere Gesamtkosten. Anders als Siliziumcarbid-Halbleiter gelten GaN-Power-Chips allerdings unter anderem als schwieriger in Massenproduktion zu fertigen.

Infineons Ankündigung könnte diesem Nachteil wesentlich entgegenwirken: Mit einer skalierbaren 300mm-Massenfertigung kann Infineon Kunden, die an GaN-Produkten interessiert, eine wesentlich bessere Versorgungssicherheit in dieser Halbleiterkategorie sicherstellen.

„Dieser bemerkenswerte Erfolg ist das Ergebnis unserer Innovationskraft und der engagierten Arbeit unseres globalen Teams und unterstreicht unsere Position als Innovationsführer in den Bereichen GaN und Power-Systemen“, sagt Jochen Hanebeck, Vorstandsvorsitzender der Infineon Technologies AG. „Dieser technologische Durchbruch wird die Branche verändern und uns helfen, das volle Potenzial von Galliumnitrid zu erschließen.“

Fachexpertise von GaN Systems kombiniert mit der eigenen Kompetenz in der 300mm-Wafer-Produktion

Der Durchbruch erfolgte nicht zuletzt durch die übernahme von GaN Systems.Infineon hatte den Galliumnitrit-Spezialisten vor weniger als einem Jahr für 830 Mio. US-$ übernommen.. Produziert wurden die 300-Millimeter-GaN-Wafer auf einer integrierten Pilotlinie in der bestehenden 300-Millimeter-Siliziumproduktion in der Power-Fab in Villach (Österreich). Das Unternehmen nutzt dabei seine etablierte Kompetenz in der 300-Millimeter-Silizium- und 200-Millimeter-GaN-Produktion.

Ein wesentlicher Vorteil der von Infineon vorgestellten 300-mm-GaN-Technologie besteht darin, dass sie die bestehenden 300-mm-Silizium-Fertigungsanlagen nutzen kann, da Galliumnitrid und Silizium in den Fertigungsprozessen sehr ähnlich sind. Die bestehenden 300-mm-Silizium-Produktionslinien von Infineon seien Unternehmensangaben zufolge ideal für die Erprobung der zuverlässigen GaN-Technologie und ermöglichten eine beschleunigte Implementierung und einen effizienten Kapitaleinsatz. Eine vollständig skalierte 300-mm-GaN-Produktion soll dazu beitragen, dass die GaN-Kosten auf RDS(on)-Niveau mit denen von Silizium gleichziehen. Das würde effektiv eine Kostengleichheit für vergleichbare Si- und GaN-Produkte bedeuten.

Infineon gilt als einer der wenigen großen Halbleiterhersteller auf dem Weltmarkt, die Bauteile in den drei relevanten Materialgruppen Silizium, Siliziumcarbid und Galliumnitrit anbieten kann. Speziell auf letzterem Gebiet hat Infineon in den letzten Monaten massive Fortschritte erzielt und gilt in dem Bereich als weltweit führend.

Infineon hat angekündigt, seine GaN-Kapazitäten entsprechend den Marktbedürfnissen weiter ausbauen. Die 300-Millimeter-GaN-Fertigung soll das Unternehmen in die Lage versetzen, den wachsenden GaN-Markt zu prägen. Laut Infineon-Schätzungen soll dieser bis zum Ende des Jahrzehnts mehrere Milliarden US-Dollar wert sein. (sg)

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