Dr. Steffen Metzger, Infineon CoolGaN startet in den Massenmarkt

Unser Power-Spezialist Ralf Higgelke traf Dr. Steffen Metzger (links), Senior Director High Voltage Conversion bei Infineon, auf der PCIM Europe 2018.
Unser Power-Spezialist Ralf Higgelke traf Dr. Steffen Metzger (links), Senior Director High Voltage Conversion bei Infineon, auf der PCIM Europe 2018.

Auch bei Infineon ist Galliumnitrid ein ganz heißes Thema. Auf der PCIM Europe sprachen wir mit Dr. Steffen Metzger, Senior Director High Voltage Conversion bei Infineon, über den Stand der Dinge.

Herr Dr. Metzger, vor einem Jahr auf der PCIM Europe hat Infineon die ersten CoolGaN-Bauteile vorgestellt. Was ist seither weiter geschehen?

Dr. Steffen Metzger: Die Produkte, die wir letztes Jahr vorgestellt haben, beinhalten einen Chip, den Panasonic gefertigt hat. Infineon hat ja einen Teil der GaN-Technologie von Panasonic lizenziert mit dem Ziel, dieses Know-how zu uns nach Villach zu transferieren und eigene Produktionskapazitäten aufzubauen. Dieser Transfer ist nun abgeschlossen. Ab Ende 2018 sind in unseren CoolGaN-Produkten auch Chips enthalten, die wir selber gefertigt haben. 

Auf der diesjährigen PCIM hat Infineon bekannt gegeben, man werde mit CoolGaN Ende 2018 in die Massenproduktion einsteigen.

Richtig, wir werden damit beginnen, CoolGaN für den Massenmarkt zu Verfügung stellen. Bislang haben wir uns auf einige definierte Nischenanwendungen und Schlüsselkunden beschränkt. Ab Ende des Jahres können auch Distributoren sowie Kleinkunden unsere CoolGaN-Produkte bestellen.

Ende 2017 vermeldete der Stromversorgungshersteller Eltek, dass CoolGaN dort im Serieneinsatz sei. Was ist das für eine Applikation, und welche Vorteile bietet CoolGaN gegenüber der bisherigen Siliziumlösung?

Dabei handelt es sich um eine drei Kilowatt starke Telekom-Stromversorgung, die eine Wechselspannung von 230 Volt auf 48 Volt Gleichspannung umwandelt. Der maximale Wirkungsgrad dieser Lösung liegt bei 97,8 Prozent, wohingegen die bisherige High-Efficiency-Lösung von Eltek auf Basis von Silizium auf einen Wert von 96,2 Prozent kam. Damit halbieren sich die Verluste. Das ist gewaltig! Mit Siliziumbauteilen lassen sich derartige Sprünge nicht so ohne Weiteres erreichen.

Tim McDonald, Senior Director GaN bei Infineon, sagte mir letztes Jahr, Infineon adressiere mit den aktuellen CoolGaN-Produkten vor allem den Markt der Rechenzentren. Welche Märkte und Anwendungen will Infineon als nächstes angehen?

Das hängt natürlich in erster Linie von der Spannungsklasse ab. Im Bereich von 600 Volt bleiben Netzgeräte für Server und Telekommunikationsanlagen die Hauptfokusapplikation. Aber auch im Bereich niedrigerer Leistungen wie Laptop-Adapter und Ladegeräte sehen wir uns den möglichen Mehrwert von Galliumnitrid an. Denn technisch gesehen liegen die Vorteile klar auf der Hand: Solche Geräte sind effizienter und damit kleiner. Allerdings möchte kein Kunde für sein Ladegerät mehr bezahlen. Daher muss man sich genau überlegen, wo man etwas einsparen kann, damit so ein Ladegerät trotz des teureren Schalters am Ende nicht mehr kostet. Mit der 400-Volt-Klasse haben wir in erster Linie den Bereich Audio im Visier. Für niedrigere Spannungen sehen wir noch weitere Anwendungen wie etwa Wireless Charging.

Meist trifft es, wenn es um Systemkostenreduktion geht, die passiven Komponenten, etwa den Trafo.

Ganz genau. Durch die höheren Schaltfrequenzen werden passive Bauteile kleiner und damit auch günstiger. Am Ende muss der Hersteller seine Stückliste analysieren, und prüfen ob er den angestrebten Preispunkt auch wirklich erreicht.

EPC hat für zwei seiner GaN-Transistoren gerade nach der AEC-Q101 für Automobilanwendungen qualifiziert. Infineon in diesem Markt ja auch sehr aktiv. Wann werden wir die ersten Automotive-qualifizierten CoolGaN-Produkte sehen?

Wir beginnen jetzt gerade damit, unsere GaN-Fertigung hochzufahren. Und eine Automotive-Qualifizierung ist ein komplexes Unterfangen. Ich erwarte daher, dass wir dafür noch einige Zeit benötigen werden.

Das derzeitige Produktportfolio von CoolGaN beschränkt sich auf 400 Volt und 600 Volt. Einige Mitbewerber schielen Richtung 900 Volt und 1200 Volt. Will Infineon auch in diese Richtung?

Wir bieten Leistungshalbleiter aus allen verfügbaren Materialien an – aus Silizium, Siliziumkarbid und Galliumnitrid. Wir gehen davon aus, dass im Spannungsbereich unter 600 Volt eher GaN sowie Silizium in Form von Mosfets den Ton angeben werden. Im höheren Spannungsbereich sind es Siliziumkarbid und Silizium.

Im Moment sehen wir keine Notwendigkeit, einen 1200-Volt-GaN-Schalter zu entwickeln. Dieser wäre sehr aufwendig zu fertigen, da man dicke Epitaxieschichten benötigt. Das dauert lange und ist dadurch auch entsprechend teuer. Dadurch entfällt der Kostenvorteil Galliumnitrid auf einem Standard-Siliziumwafer aufzuwachsen gegenüber einem Siliziumkarbid-Wafer. 

Eine solche Produktstrategie wäre also nur für solche Unternehmen interessant, die Siliziumkarbid nicht im Portfolio haben.

Ganz genau.