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Aus neuartigen Technologien sind einsetzbare Produkte geworden: Um SiC und GaN wächst ein leistungsstarkes Ökosystem

Fortsetzung des Artikels von Teil 1.

Reibungslos funktionierende Lieferkette

Andreas Urschitz, Infineon Technologies Bildquelle: © Infineon Technologies

Andreas Urschitz, Infineon Technologies: »Mit dem selbstsperrenden GaN-on-Silicon-Schalter in Verbindung mit dem dazugehörigen Treiber und einer optimierten Ansteuerschaltung können wir einen hohen Mehrwert liefern. Unser Dual-Sourcing-Konzept mit Panasonic hilft unseren Kunden dabei noch zusätzlich.«

Auf die Frage, warum die GaN-Leistungshalbleiter-Branche inzwischen so intensive Kooperations-Anstrengungen entwickelt, gibt es wohl vor allem eine Antwort: Wer den Übergang vom Pionier einer neuen Technologie zu einem Profiteur des entstehenden Wachstumsmarktes GaN-on-Silicon werden will, der muss für eine reibungslos ineinander greifende und funktionierende Lieferkette sorgen. Dazu gehören leistungsstarke Foundry-Partner wie TSMC im Fall GaN Systems, EPC und Episil oder die vor kurzem bekannt gewordene Partnerschaft von Exagan und X-Fab.

Der Markt, um den es dabei geht, entwickelt sich nach Einschätzung renommierter Marktforscher, wie etwa IHS, sehr dynamisch. Aktuell gehen die Analysten von einer jährlichen Umsatzsteigerung von 50 Prozent aus. Bis zum Jahr 2013 erwarten die Analysten von IHS ein Anwachsen des Umsatzvolumens bei GaN-Leistungshalbleitern auf 800 Millionen Dollar – eine Erwartung, die sich unter Umständen als zu konservativ herausstellen könnte. Es sind wohl die Aussichten auf diesen sich entwickelnden Boom-Markt der Leistungshalbleiter-Branche, die dazu geführt haben, dass in jüngster Zeit zwei weitere Unternehmen in Sachen GaN-Leistungshalbleiter etwas unter ihrem Stealth-Schirm hervorgekommen sind: STMicroelectronics und Mitsubishi Electric. So gab etwa Mario Aleo, Group Vice President der Power Transistor Division von STMicroelectronics, im Gespräch mit Markt&Technik bekannt, »dass wir schon seit einigen Jahren an der Entwicklung von GaN-on-Silicon-Lösungen arbeiten, konkret handelt es sich dabei um Normaly-Off-Schalter«. Wie Aleo versicherte, wird STMicroelectronics bereits im nächsten Jahr erste 650-V-Leistungshalbleiter auf GaN-Basis auf den Markt bringen. Überrascht haben dürfte den einen oder anderen auch die Aussage von Dr. Gourab Majumdar, Executive Fellow der Semiconductor & Device Group von Mitsubishi Electric, »dass sich einige Wissenschaftler in der R&D-Abteilung von Mitsubishi auch mit dem Thema GaN-Leistungshalbleiter beschäftigen«. In der Vergangenheit hatte es von Mitsubishi geheißen, man konzentriere sich bei Wide-Band-Gap-Materialien im Leistungshalbleiterbereich auf SiC und setze GaN ausschließlich für RF-Anwendungen ein.

Sailesh Chittipeddi, Integrated Device Technology Bildquelle: © IDT Integrated Device Technology

Sailesh Chittipeddi, Integrated Device Technology: »GaN eröffnet uns hervorragende Möglichkeiten, um Produkte mit höherer Performance für unsere Kunden zu entwickeln. Konzentrieren wird sich die Zusammenarbeit auf die drei Anwendungsfelder Kommunikation und Computer-Infrastruktur, Wireless Power und RF.«

Nicht auf dem Radar gehabt haben dürfte die Mehrheit der potenziellen Anwender auch die Aktivitäten des französischen Start-up-Unternehmens Exagan. Das Unternehmen greift bei seinen GaN-Wafern auf eine Technik zurück, die ursprünglich von Soitec und dem CEA-LETI entwickelt wurde: Exagan fertigt seine 200-mm-Wafer in der Stacked-Layer-Technik von Soitec und reicht die Wafer dann, wie ebenfalls auf der PCIM Europe 2015 bekannt wurde, an X-Fab weiter, wo sie dann in einem reinen Silizium-Prozess weiterverarbeitet werden. Ganz nebenbei sind die Produkte von Exagan damit die ersten GaN-Leistungshalbleiter, die auf 200-mm-Wafern hergestellt werden. Mit seinen performancestarken und sehr zuverlässigen 650-V-GaN-Lösungen will Frédéric Dupont, President und CEO von Exagan, »Lösungen für den Einsatz in Kraftfahrzeugen zur Verfügung stellen. Wenn wir das schaffen, dann können wir auch alle anderen Märkte bedienen«.

Eine in dieser Art bislang auch noch nicht existente Partnerschaft sind vor kurzem der GaN-Pionier EPC und Integrated Device Technology (IDT) eingegangen. Beide werden in Zukunft bei der Verschmelzung von Silizium- und GaN-Lösungen zusammenarbeiten. Konkret geht es dabei um die Integration von EPCs eGaN-Power-Technologie in IDT-Lösungen. »GaN eröffnet hervorragende Möglichkeiten, um Produkte mit höherer Performance für unsere Kunden zu entwickeln«, begründet Sailesh Chittipeddi, Vice President Global Operations und CTO von IDT, die Partnerschaft. »EPCs führende Position im GaN-Power-Bereich war für uns ausschlaggebend für diese Zusammenarbeit.« Für Dr. Alex Lidow, einem der Pioniere der noch jungen GaN-Branche sowie CEO und einer der Gründer von EPC, ist die Zusammenarbeit mit IDT ein Beweis dafür, »dass eine wachsende Zahl innovativer Unternehmen erprobte GaN-Technologie integriert, um damit die Grenzen der Silizium-Technik zu überschreiten. Unser Team wird zusammen mit den Entwicklern von IDT die Geschwindigkeit und Effizienz unserer GaN-Technologie für Kunden zur Verfügung stellen.« Konzentrieren wird sich die Zusammenarbeit zwischen EPC und IDT vor allem auf drei Anwendungsfelder: Kommunikation und Computer-Infrastruktur, Wireless Power und RF.

Frédéric Dupont, Exagan Bildquelle: © Exagan

Frédéric Dupont, Exagan: »Unser Ziel ist es, performancestarke und sehr zuverlässige GaN-Leistungshalbleiter zu wettbewerbsfähigen Kosten für den Einsatz in Kraftfahrzeugen zu liefern. Wenn wir das schaffen, können wir auch alle anderen Märkte bedienen.«

Vor dem Hintergrund der zahlreichen Aktivitäten im GaN-on-Silicon-Bereich treten die Entwicklungen im Bereich SiC fast etwas in den Hintergrund. Dabei sind auch auf diesem Gebiet überaus interessante Trends zu beobachten. Lange Zeit schienen die Grenzen zwischen Silizium-MOSFETs und -IGBTs auf der einen Seite und den Wide-Band-Gap-Materialien auf der anderen Seite ziemlich festgezurrt. Nun beginnen die Grenzen allmählich zu verschwimmen, und es tauchen erste Produkte auf, die sich in Spannungsbereiche vorwagen, die bislang von jeweils anderen Halbleiter-Technologien dominiert waren. So dürfte es eigentlich niemanden verwundern, wenn beispielsweise Rohm Semiconductor ankündigt, Ende dieses Jahres, Anfang nächsten Jahres einen 1700-V-SiC-MOSFET auf den Markt bringen zu wollen. In dieser Spannungsklasse würden das viele erwarten. Überraschend ist jedoch, dass das Unternehmen mit der 3. Generation seiner SiC-Trench-MOSFETs nun beginnt, mit 650-V-Bausteinen das klassische Gebiet der Super-Junction-MOSFETs ins Visier zu nehmen. Nicht ganz so aggressiv gibt sich bislang Cree. Doch mit der Vorstellung des industrieweit ersten 900-V-SiC-MOSFETs zeigt man auch dort, dass man sich SiC-Lösungen nicht mehr nur jenseits der 1200-V-Schwelle vorstellen kann. Ob man auch dort vorhat, in Zukunft in die 650-V-Region vorzustoßen, bleibt vorerst unbeantwortet. Aufgrund des von Cree propagierten Plattform-Gedankens »From Watt to Megawatts« scheint ein solcher Schritt in Zukunft aber nicht prinzipiell ausgeschlossen zu sein. Gespannt darf man auch sein, wie nun der angekündigte Börsengang des Power-&-RF-Bereichs von Cree ablaufen wird. Über die Bühne gehen wird er wohl schon in den nächsten Monaten. Über die Zielsumme schweigt man sich bei Cree aus. Es dürften aber wohl mindestens einige hundert Millionen Dollar in die Kasse gespült werden. Investiert werden soll das Geld ausschließlich in den weiteren Ausbau des Power&RF-Geschäfts. Cree betont, auch nach dem Börsengang größter Anteilseigner der ausgegliederten Sparte bleiben zu wollen. Den Hinweis, eine solche Maßnahme würde neben dem erhofften Geld auch die strukturellen Voraussetzungen dafür schaffen, den Power&RF-Bereich einfacher verkaufen zu können, verweist Cree ins Reich der Spekulation. Durch den Börsengang will man sich offensichtlich die nötigen Mittel verschaffen, um auf mögliche Bedarfssteigerungen in der Zukunft vorbereitet zu sein. Spätestens dann, wenn die weltweiten EV-Pläne doch noch zum Fliegen kommen, dürfte der Bedarf an SiC-MOSFETs exponentiell steigen. Bereits in den letzten Monaten war vor diesem Hintergrund aus dem Management zu hören, dass man dann von 6 auf 8 Zoll umstellen müsste. Auf den 8-Zoll-Linien laufen derzeit aber die LEDs von Cree.