Kommentar Schafft GaN den Durchbruch?

Ralf Higgelke, Design&Elektronik

Wird Galliumnitrid als Material für Leistungshalbleiter eine neue Ära der Leistungselektronik einläuten? Ralf Higgelke, Redakteur der Design&Elektronik, kommentiert.

Nachdem International Rectifier auf der electronica 2008 ihre GaN-Prozessplattform vorgestellt hatte, hat es nun eineinhalb Jahre - ein halbes Jahr länger als geplant - gedauert, um das erste Produkt auf den Markt zu bringen. Welche Probleme es bei der Entwicklung dieses Halbleiterprozesses zu überwinden galt, beschreibt der Chefentwickler in dem Beitrag »GaN endlich da«.

Doch wird Galliumnitrid als Material für Leistungshalbleiter den Durchbruch schaffen und eine neue Ära in der Leistungselektronik einläuten? Das behaupten jedenfalls diejenigen, die solche Bauteile verkaufen möchten. Wie sieht es denn mit anderen Halbleitermaterialen mit großem Bandabstand aus, beispielsweise Siliziumkarbid? Was ist eigentlich daraus geworden? Ja, es wird eingesetzt, vor allem als Boost-Diode in aktiven PFC-Schaltungen. Ansonsten hat es in der Leistungselektronik bisher kaum Verbreitung gefunden.

Das Problem: Das Material ist spröde, die Wafer sind nur 4 Zoll groß und dementsprechend teuer. Doch nun scheint es aus dem Dornröschenschlaf zu erwachen. Die Markt&Technik berichtete vor kurzem, Infineon habe in den letzten zwei Jahren die Kosten für SiC halbiert. Zudem möchte das Unternehmen noch dieses Jahr die Produktion von 4-Zoll- auf 6-Zoll-Wafer umstellen. Geplant ist auch, zur PCIM Europe 2010 ein vollständig in SiC realisiertes Power-Modul vorzustellen.

Und wie soll es mit GaN weitergehen? International Rectifier plant, um die Jahreswende 200-V- und 600-V-Produkte vorzustellen. Zu den Wettbewerbern, die bereits in der Vergangenheit bekannt gegeben haben, dass sie an GaN-Produkten arbeiten, zählen unter anderem Infineon und STMicroelectronics. Bei ST befinden sich die Anstrengungen noch im Entwicklungsstadium, mit einem Markteintritt sei aber vor 2015 zu rechnen. Infineon verweist auf 2011.

Ein weiterer Mitbewerber ist die Firma Efficient Power Conversion, kurz EPC. Nie gehört? Ich bis vor ein paar Tagen auch nicht. Der Gründer dieses Unternehmens ist allerdings ein alter Bekannter: Dr. Alex Lidow, ehemaliger CEO von International Rectifier und Vater des GaN-Projektes dort. Der Mann hat also viel Erfahrung, und die GaN-MOSFETs dieses Fabless-Halbleiteranbieters sind bereits zu haben. Aber wo lässt EPC seine Produkte fertigen? Bei einer taiwanesischen Low-Cost-Foundry, wenn man der Internetseite von EPC Glauben schenken mag. Stellt sich für mich die Frage, warum ST und Infineon noch nicht so weit sind. An der Prozesstechnik allein kann es wohl nicht liegen.

Eines aber ist sicher: Wir werden in den nächsten Jahren hier noch viel über Galliumnitrid lesen können, aber auch über Siliziumkarbid. Ob's für einen nachhaltigen Durchbruch reicht? Ich denke schon.