Interview mit Analog-Guru Bob Dobkin »Wir haben von Digital sehr profitiert«

Blick in die Zukunft

Welche Entwicklungen sehen sie in näherer Zukunft auf uns zukommen?

Ich kann fortlaufende Entwicklungen hin zu höherer Qualität bei den Masken sowie zu höherer Reinheit in den Halbleiter-Fabs beobachten. Dadurch werden wir größere Schaltungen als heute fertigen können.

Was kommt noch? Wir werden den Weg, den wir zu gehen begonnen haben, weiterverfolgen, beispielsweise Schaltregler mit höheren Leistungen. Wir versuchen ständig noch schneller zu schalten, weil das kleinere externe Komponenten und damit mehr Leiterplattenfläche für unsere Kunden bedeutet. Und das bedeutet nicht allein, sie schneller zu schalten, sondern auch effizienter. Das heißt, wir müssen noch mehr Schaltungen integrieren, damit wir die Wellenformen noch besser regeln können.

Sehen Sie auch Verbesserungen bei den Materialien?

Für Spannungen von 100 Volt und da­runter sehe ich derzeit keine Vorteile für Galliumnitrid. Als Schalter ist GaN auch nicht sonderlich robust, sondern geht leichter kaputt. Wir nutzen dieses Material zurzeit nicht, jedoch erwägen wir es für die Zukunft. Wir entwickeln Schaltungen, die GaN-Transistoren passend und sicher ansteuern, ohne dass sie in Rauch aufgehen. Aber der Vorteil muss groß sein, damit wir auf Galliumnitrid wechseln, und die einzigen Anwendungen, die ich sehe, liegen bei höheren Spannungen.

Im Bereich 600 bis 900 Volt?

Nein, schon ab Spannungen von 200 Volt. Ein Beispiel dafür sind Anwendungen, die von einer Autobatterie mit etwa 400 Volt gespeist werden. Galliumnitrid bietet zwei wesentliche Vorteile: Geschwindigkeit und hohe Spannungen. Braucht man nur eines von beiden nicht, ist man bei Silizium besser aufgehoben.

Sie erwähnten, dass sich mit der Silent-Switcher-Architektur Transistoren sehr genau ansteuern lassen. Eignet sich diese Architektur nicht auch für GaN?

Einen Transistor korrekt und sicher anzusteuern ist weder eine Herausforderung auf Bauteil- noch auf Prozessebene, sondern vielmehr eine schaltungstechnische. Ist die Schaltung über die Temperatur und die Frequenz nicht stabil, kann die Totzeit negativ werden, sodass die Versorgung nach Masse kurzgeschlossen ist und die Schaltung sehr ineffizient wird. Bei Silizium können wir das sehr gut handhaben, aber bei Galliumnitrid benötigt man spezielle Treiber. Daher sehen wir für die meisten Anwendungen mit niedriger Arbeitsspannung keinen Vorteil bei GaN. Es gibt noch eine Menge für uns zu tun auch ohne Galliumnitrid.

Letztlich ist es eine ökonomische Fragestellung: Kann ich gute Stromversorgungsbausteine wirtschaftlich fertigen, ohne auf GaN umsteigen zu müssen? Daher arbeite ich weiterhin mit Silizium. Müsste ich auf Galliumnitrid umsteigen, würde ich es tun; es ist letztlich nur ein zusätzliches Werkzeug im meinem Werkzeugkoffer. Es gibt Leute, die heute mit GaN arbeiten, aber das ist nicht in allen Fällen nötig.

Auch das Gehäuse beeinflusst ein IC maßgeblich. Welche Entwicklungen haben Sie in dieser Hinsicht in den letzten zehn Jahren beobachtet?

Eine wichtige Errungenschaft sind Leadless-Gehäuse wie die BGAs. Dadurch lassen sich viele Pins unterbringen, das Gehäuse kann aber dennoch relativ klein bleiben. Eine andere wichtige Entwicklung waren thermisch verbesserte Gehäuse, bei denen der Siliziumchip auf einem Stück Kupfer sitzt und die Verlustwärme vom Chip an die Umgebung überträgt.

Welche zukünftigen Entwicklungen erwarten Sie? Einige Leute meinen ja, »Bare Die« sei das ultimative Gehäuse.

Grundsätzlich werden wir auch weiterhin die Trends sehen, die ich gerade beschrieben habe: Gehäuse mit noch mehr Pins sowie thermisch noch weiter verbesserte Gehäuse. Bare Die ist schwieriger zu handhaben. Sie sind nur bei Anwendungen gerechtfertigt, die wirklich sehr viele Anschlüsse benötigen und man bereit ist, für die zusätzliche Ingenieursleistung zu bezahlen.

Bob, vielen Dank für dieses Gespräch.