Galliumnitrid-Leistungsbauelemente
Fujitsu fertigt ab 2013 GaN-Schalter
Mit GaN-Leistungsbauelementen möchte Fujitsu Semiconductor hocheffiziente Stromversorgungseinheiten mit einer Ausgangsleistung von 2,5 kW z.B. bei Server-Netzteilen ermöglichen. Die Serienproduktion soll im zweiten Halbjahr 2013 anlaufen.
Seit 2009 hat Fujitsu Semiconductor an der Entwicklung der GaN-Technologie auf einem Siliziumsubstrat gearbeitet. Das Verfahren ermöglicht eine kostengünstige Produktion bei vergrößerten Wafer-Durchmessern. Ab 2011 wurden GaN-Leistungsbauelemente in Musterstückzahlen an ausgewählte Partnerunternehmen für Stromversorgungsanwendungen geliefert. An der Optimierung für den Einsatz in Netzteilen hat Fujitsu seither kontinuierlich weitergearbeitet. Im zweiten Halbjahr 2013 möchte Fujitsu in die Massenproduktion von GaN-Leistungsbauelementen einsteigen.
Fujitsu Semiconductor und Fujitsu Laboratories haben bei der Entwicklung verschiedener Schlüsseltechnologien für den Fertigungsprozess eng zusammengearbeitet, beispielsweise beim Aufbau der Prozesstechnologie für die Herstellung hochwertiger GaN-Kristalle auf einem Siliziumsubstrat. Auch auf dem Gebiet der Bauelemente-Technologie war die Zusammenarbeit laut Fujitsu fruchtbar. So wurde das Elektrodendesign verbessert, um den Anstieg des Einschaltwiderstands beim Schaltvorgang zu optimieren. Weiter wurde ein Schaltungslayout für Netzteile entwickelt, das die ultraschnellen Schaltvorgänge der GaN-Leistungsbauelemente unterstützt.
Im Vergleich mit herkömmlichen Leistungsbausteinen auf Siliziumbasis weisen GaN-basierte Elemente einen geringeren Einschaltwiderstand auf und schalten erheblich schneller. Diese Eigenschaftskombination bewirkt einen verbesserten Umwandlungswirkungsgrad der Netzteile bei kompakterer Bauweise. Die Technologie ist daher bestens für den Einsatz in verschiedensten Elektroniksystemen geeignet, neben der Stromversorgung für Server etwa in Solarwechselrichtern, Batterieladegeräten und Antrieben für Elektrofahrzeuge. Fujitsu Semiconductor hat beispielsweise den Prototyp eines Servernetzteils mit integrierter PFC-Schaltung auf Basis der GaN-Technologie mit einer Ausgangsleistung von 2,5 kW entwickelt.
Fujitsu Semiconductor hat in seinem Werk in Aizu-Wakamatsu eine Fertigungslinie für die Massenproduktion von 6-Zoll-Wafern eingerichtet. Mit seinen für Kundenanwendungen optimierten GaN-Leistungsbauelementen und der technologischen Unterstützung des Schaltungsdesigns möchte das Unternehmen in Zukunft die Entwicklung von verlustarmen und kompakten Stromversorgungseinheiten für ein breit gestreutes Anwendungsspektrum ermöglichen.
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