Kooperation mit CEA Leti STMicroelectronics startet GaN-on-Si-Aktivität

STMicroelectronics und das Forschungsinstitut Leti wollen gemeinsam GaN-on-Si-Technologien für Leistungshalbleiter industrialisieren. Die vom IRT-Nanoelec-Programm profitierende Prozesstechnologie wird von einer Forschungslinie bei Leti auf eine 200-mm-Pilotlinie bei ST bis 2020 übertragen.

Die Zusammenarbeit zwischen STMicroelectronics und Leti, einem zu CEA Tech gehörenden Forschungsinstitut, zielt vorrangig auf die Entwicklung und Qualifikation fortschrittlicher Architekturen für GaN-on-Si-Dioden- und -Transistoren auf 200-mm-Wafern. Dieser Markt wird laut Schätzungen des Marktforschungsunternehmens IHS Markit zwischen 2019 und 2024 um durchschnittlich mehr als 20 Prozent pro Jahr wachsen.

Im Rahmen von IRT Nanoelec entwickeln ST und Leti die Prozesstechnologie auf der 200-mm-Forschungslinie von Leti und gehen davon aus, im Jahr 2019 validierte Entwicklungsmuster fertig zu haben. Parallel dazu wird ST bis 2020 in seiner Front-End-Waferfertigung in Tours (Frankreich) eine vollständig qualifizierte Fertigungslinie mit GaN/Si-Hetero-Epitaxie für die Pilotfertigung aufbauen.

Angesichts der Attraktivität der GaN-on-Si-Technologie für Leistungsanwendungen loten ST und Leti außerdem aus, mit welchen fortschrittlichen Techniken sich die Gehäuse der Bausteine zur Herstellung von Power-Modulen mit hoher Leistungsdichte verbessern lassen. ST möchte mit dieser Leistungs-GaN-on-Si-Technologie hocheffiziente Hochleistungsanwendungen adressieren, zum Beispiel On-Board-Ladegeräte für Hybrid- und Elektrofahrzeuge, kabellose Ladesysteme und Server.

»Gestützt auf die generische 200-mm-Plattform von Leti arbeitet das Leti-Team mit vollem Einsatz daran, die strategische GaN-on-Si-Roadmap von ST für die Leistungselektronik zu unterstützen. Es ist außerdem dafür gerüstet, die Technologie auf die spezielle GaN-on-Si-Fertigungslinie von ST in Tours zu transferieren«, betont Emmanuel Sabonnadiere, der CEO von Leti, und ergänzt: »Diese Gemeinschaftsentwicklung von Teams beider Seiten nutzt das IRT Nanoelec Rahmenprogramm zur Ausweitung des erforderlichen Know-hows und zur Innovation beginnend auf der Baustein- und Systemebene.«

Auf dem GaN-Sektor kollaboriert ST seit Februar 2018 bereits mit MACOM im Bereich HF-Anwendungen. MACOM wird diese für eine breite Palette von HF-Anwendungen nutzen, während ST auf Märkte außerhalb des Telekommunikationsbereichs zielt. Auch wenn sie beide auf GaN basieren und somit leicht zu verwechseln sind, verwenden beide Initiativen strukturell unterschiedliche Konzepte, die im praktischen Einsatz verschiedene Vorteile bieten. So eignet sich die Power-GaN-on-Si-Technologie für die Produktion auf 200-mm-Wafern, während die RF-GaN-on-Si-Technologie zumindest bis jetzt besser für 150-mm-Wafer geeignet ist. Unabhängig davon aber kommen GaN-Technologien wegen ihrer niedrigen Schaltverluste für Anwendungen mit höheren Frequenzen in Frage.