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Interview mit Alex Lidow, EPC

»Moore’s Law lebt!«

17. Januar 2018, 11:00 Uhr   |  Ralf Higgelke


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Was Apple mit GaN zu tun hat

Auf der APEC 2016 sagten Sie mir, dass GaN völlig neue Arten von Anwendungen möglich machen würde [1]. Können Sie ein bisschen mehr darüber sagen, an welche Arten von Anwendungen Sie denken? 

Jedes Mal, wenn eine neue Technologie mit einem vorher nicht gekannten Leistungsniveau auf den Markt kommt, finden die Leute auch neue Wege, diese zu nutzen. Ich gebe Ihnen ein Beispiel. Drehen wir das Rad der Zeit aufs Jahr 1978 zurück, als ich am Leistungs-MOSFET arbeitete. Nachdem wir das Produkt names HEXFET eingeführt hatten, bekamen wir einen Anruf von zwei seltsamen Typen aus dem Silicon Valley, beide namens Steve (Jobs und Wozniak; Anm. d. Red.). Sie wollten eine Stromversorgung haben, die in einen Computer passt, den man auf einen Schreibtisch stellen könnte. Sie meinten, der einzige ihnen bekannte Weg um dies zu erreichen sei, MOSFETs in einem Schaltnetzteil einzusetzen. Ein solches wäre klein genug, um in ihren Desktop-Computer zu passen. Wir schickten ihnen Bauteilmuster, sie bauten ihren revolutionären Apple II, und der Rest ist Geschichte.

Desktop-Computer wurden in vielerlei Hinsicht erst durch die Power-MOSFET-Techno­logie möglich. Aber niemand hatte dies vor- hergesehen, denn als wir an dieser Technologie arbeiteten, dachte niemand daran, einen Computer auf den Schreibtisch zu stellen. So etwas war zu jener Zeit undenkbar. Wir dachten über MOSFETs vielmehr, sie könnten die Bipolartransistoren ersetzen.

Kommen wir nach diesem historischen Rückblick in die Gegenwart zurück und zur Einführung von Galliumnitrid. Ich war mir immer über die Eigenschaften von GaN im Klaren, dass es viel schneller als Silizium schalten könnte – hundertmal schneller. Dadurch würden sie höchstwahrscheinlich Dinge möglich machen, über die wir nicht einmal nachgedacht hatten.

Um den Ingenieuren zu helfen, diese neuen Anwendungen zu finden, sind jedoch ein paar Dinge notwendig. Erstens müssen wir bei der Produktfreigabe eine Menge davon auf Lager haben, damit jeder Zugang dazu hat. Denn nur Leute, die Zugang dazu haben, können auch neue Anwendungen dafür finden. Zweitens braucht es Entwicklungskits, denn mit diesen kleinen Chips ist schwer zu arbeiten. Entwickler brauchen etwas, das es ihnen leicht macht, sie schnell in Betrieb zu nehmen und laufen zu lassen. Nachdem wir das gemacht hatten, dauerte es nicht lange, bis wir wieder einen Anruf aus dem Silicon Valley erhielten, diesmal von Velodyne.

Bestimmt kennen Sie, die Google-Map-Fahrzeuge, mit ihrer Kamera auf dem Dach, mit der Bilder und die GPS-Daten erfasst werden. Aber was Google wirklich wollte, war eine digitale Bitmap der Umgebung, um damit gleich digital ihren Computer füttern zu können. Und so hätten sie in kürzester Zeit die Welt digitalisiert. Daher wollte Velodyne ein Lidar-System bauen, aber mit Silizium war die Auflösung nicht gut genug. Und so kauften sie unsere GaN-Bausteine, und jetzt fahren diese in dem Lidar-System auf allen Google-Map-Fahrzeugen mit.

Daraufhin erkannte Velodyne, dass sich das Lidar auch für das autonome Fahren eignet. Und so sind nun alle autonomen Autos mit einem Lidar-System mit unseren GaN-Bauteilen ausgestattet. Dasselbe passierte beim Envelope-Tracking für Mobilfunkbasisstationen und für Wireless Power. Solch neue Anwendungen entstehen wegen neuer Fähigkeiten.

Und schließlich, wenn die Kosten noch weiter sinken, können wir auf die alten Anwendungen zurückkommen, in denen heute üblicherweise Silizium-MOSFETs eingesetzt werden und sagen: Aber wir können es besser und billiger. Und dann werden sich auch jene Dinge verändern.

Im Moment befassen sich viele Konferenz-Tracks auf der APEC und der PCIM mit den passiven Komponenten. Halten wir die richtigen Materialien und Komponenten in unseren Händen oder gibt es noch viel zu tun, um die Leistungsfähigkeit von GaN wirklich auf den Boden zu bringen? 

Das Problem mit den Magnetics ist berühmt und berüchtigt. Es verhindert, dass wir herkömmliche Topologien wie Tiefsetzsteller bei sehr hohen Frequenzen einsetzen können. Aber Ingenieure sind smart, und so haben sie zwei Richtungen eingeschlagen. Eine davon ist: Lasst uns bessere induktive Bauelemente machen, und es sind tatsächlich Fortschritte zu verzeichnen. Die andere ist: Lasst uns unsere Abhängigkeit von induktiven Bauelementen reduzieren. Eine Kapazität ist ein effizienterer Energiespeicher als eine Induktivität, insbesondere bei hohen Frequenzen. Daher sehen wir jetzt Topologien wie Switched-Capacitor- und Multi-Level-Wandler aufkommen, die auf eine höhere Kapazität im Austausch für eine geringere Induktivität setzen.

Es ist interessant und aufregend, diese beiden Pferde jetzt rennen zu sehen. Und ein dritter Weg zeichnet sich ab: Luftspulen, die auf oder in ein Bauteil integriert werden können. Aber das ist noch ein paar Jahre weg. Wir haben also verschiedene Optionen.

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1. »Moore’s Law lebt!«
2. Was Apple mit GaN zu tun hat
3. GaN macht Multi-Level/Switched-Capacitor-Wandler möglich

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