Kommentar zu GaN von STMicroelectronics Wer zu spät kommt …

Ralf Higgelke, Leistungshalbleiter-Spezialist bei DESIGN&ELEKTRONIK, kommentiert den Beginn der Entwicklungsanstrengungen von STMicroelectronics bei GaN-auf-Silizium.

Letzten Montag vermeldete STMicroelectronics, dass es eine GaN-auf-Silizium-Technologie für Power entwickeln wolle. Dass dieses Schwergewicht der Leistungselektronik erst jetzt einsteigt, wirft einige Fragen auf – besonders über den Zeitrahmen.

Als International Rectifier im November 2008 als Weltpremiere ihre GaN-auf-Silizium-Plattform für Leistungshalbleiter vorstellte, war ich direkt vor Ort dabei. Heute, fast genau zehn Jahre später, ist diese Technologie quasi serienreif und von einer Anzahl von Halbleiterfirmen verfügbar – ja es gibt sie bei Foundries wie TSMC sogar von der Stange. Und nun kommt STMicroelectronics, ein nicht ganz unwichtiger Player im Bereich der Leistungshalbleiterei, und will auch noch auf den GaN-Zug aufspringen.

Die Frage, warum STMicroelectronics nicht schon früher eingestiegen ist, ist daher berechtigt. Vermutlich ist nun auch den Verantwortlichen klar geworden, dass das Zugpferd für Wide-Bandgap-Halbleiter – also für Galliumnitrid und Siliziumkarbid – die Elektromobilität sein wird. Und bei Automotive den Anschluss zu verlieren wäre katastrophal für das Unternehmen, immerhin zeichnete die Automotive-Sparte mit 3 Mrd. US-Dollar im Fiskaljahr 2017 für 36,6 Prozent des Konzernumsatzes verantwortlich. Und wie viele, die zu spät kommen, hat sich STMicroelectronics einen erfahrenen Entwicklungspartner gesucht. Das GaN-erfahrene Mikroelektronik-Forschungsinstitut Leti soll die Prozesstechnik erarbeiten.

Dass es anders geht und man nicht alles von Grund auf selber entwickeln muss, beweist Infineon. Trotz der Übernahme des GaN-Pioniers International Rectifier im Januar 2015 kam der Marktführer bei GaN-Transistoren für höhere Spannungen ein bisschen zu spät. Daher lizenzierte man nur zwei Monate später im März 2015 die ausgereifte GaN-Technologie von Panasonic und transferierte diese ins eigene Werk im österreichischen Villach. Ende 2018 nun, fast vier Jahre später, soll dort die Massenfertigung von CoolGaN starten.

Doch zurück zu STMicroelectronics. Was bedeutet das alles für den Zeitrahmen, über den wir da sprechen? Von Massenfertigung kann bei den nun gestarteten Anstrengungen also keine Rede sein. Nach eigener Aussage soll im Jahr 2020 erst eine 200-mm-Pilotlinie stehen. Bis zur Massenfertigung ist es da noch ein weiter Weg! Nimmt man Infineon als Maßstab, werden weitere drei bis vier Jahre ins Land gehen, sodass die Massenfertigung für frühestens 2023 zu erwarten ist. Und wenn eine Automotive-Qualifizierung – wie ich aus gut informierten Kreisen bei Infineon erfahren habe – etwa fünf Jahre beansprucht, dann werden voll qualifizierte Automotive-GaN-Bauteile von STMicroelectronics in großen Stückzahlen frühestens ab dem Jahr 2028 vom Band laufen!

Damit dürfte das Unternehmen die erste große Nachfragewelle nach GaN-auf-Silizium klar verpassen. Aber als Second-Source-Anbieter wird dieses Schwergewicht der Leistungshalbleiterei sicher auch seinen Platz finden. Doch die großen Margen werden andere machen. Denn wer zu spät kommt, dem bleiben nur die Reste.