Applied Novel Devices

Silizium-MOSFETs mit GaN-Performance

26. Januar 2022, 7:30 Uhr | Ralf Higgelke
Applied Novel Devices, MOSFET, Semiconductors
© Applied Novel Devices

Weil Silizium-MOSFETs üblicherweise eine sehr hohe Rückwärtserholung haben, schalten sie viel langsamer als beispielsweise GaN-Transistoren. Applied Novel Devices und sein Foundry-Partner SkyWater haben jetzt Silizium-MOSFETs vorgestellt, die fast keine Rückwärtserholung mehr aufweisen.

»Applied Novel Devices hat eine einzigartige Technologie entwickelt, die die Vorteile einer GaN-ähnlichen Leistungsfähigkeit auf herkömmliche Silizium-MOSFETs überträgt«, erklärte Leo Mathew, CEO und Gründungsmitglied von Applied Novel Devices (AND). AND bemustert die Leistungs-MOSFETs derzeit und ist dabei, die Produktion beim Foundry-Partner SkyWater Technology hochzufahren. Die Bauelemente in Wafer-Scale-Gehäusen werden auf spezifische Formfaktoren zugeschnitten. Die Produkte sind bei AND erhältlich und die Prozesstechnologie ist ab sofort als Foundry-Angebot direkt von SkyWater verfügbar.

Applied Novel Devices, MOSFET, Semiconductors
Der neuartige Silizium-MOSFET von Applied Novel Devices (blaue Linie) schaltet wesentlich schneller ein als herkömmliche MOSFETs (orange und graue Linie).
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Die neuen Bausteine weisen laut AND eine halb so große Ausgangsladung wie Standard-MOSFETs, eine Reverse-Recovery-Ladung von fast null und eine extrem niedrige Ausgangsladung Qoss auf. Möglich macht dies ein spezielles Channel Engineering. Darüber hinaus bieten diese Leistungs-MOSFETs einen spezifischen On-Widerstand von unter 5 mΩ·mm² bei 30-V-Bausteinen und bei einer Gate-Spannung von nur 2,5 V sowie niedrige Leckströme und eine nahezu ideale Sub-Threshold-Flanke.

Diese Eigenschaften können die in Power-Management-Systemen auftretenden Verluste erheblich reduzieren und den Wirkungsgrad in zahlreichen Anwendungen verbessern, darunter Rechenzentren, Kraftfahrzeuge, elektrische Antriebe, Mikro-Wechselrichter für erneuerbare Energien und viele andere in Industrie- und Konsumgütermärkten.

Applied Novel Devices, MOSFET, Semiconductors
Spezifischer Einschaltwiderstand über die Durchbruchspannung bei den neuen Silizium-MOSFETs von Applied Novel Devices.
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Dank der nahezu gegen Null gehenden Rückwärtserholung und der geringen Ausgangskapazitäten sind keine integrierten oder separaten Schottky-Klemmdioden erforderlich. Die hohen Frequenzen, die diese Silizum-MOSFETs ermöglichen, reduzieren wiederum die Größe der passiven Komponenten, sodass die DC-DC-Wandler kleiner ausfallen können.

Fertigungsprozess für Foundry-Kunden

AND plant, Produkte auf Waferbasis und in Standardgehäusen im Bereich von 15 V bis 80 V für Anwendungen in der Industrie und im Konsumgüterbereich anzubieten. Dieses Angebot soll auf den Bereich von 200 V bis 1000 V erweitert werden, die als Produktfamilie bei SkyWater für Elektrofahrzeuge, erneuerbare Energien und verschiedene industrielle Anwendungen hergestellt wird. Darüber hinaus wird SkyWater im Rahmen einer Technologie-Lizenzvereinbarung den Fertigungsprozess dieser Leistungs-MOSFET-Technologie für Foundry-Kunden anbieten.

»Während der weltweiten Halbleiterkrise freuen wir uns, mit AND hier in den USA zusammenzuarbeiten, um eine neue Technologie für Power-Management-Anwendungen zu entwickeln, die in allen Arten von elektronischen Geräten eingesetzt werden kann«, meinte Steve Kosier, CTO bei SkyWater. »Diese neue Klasse von Silizium-Power-MOSFETs verbessert den Wirkungsgrad und verringert die Verlustleistung bei schnell schaltenden Anwendungen. Wir freuen uns, dass wir einen Standardprozess für diese hochdifferenzierte Technologie entwickelt haben, um sie allen Foundry-Kunden auf breiter Basis anbieten zu können.«


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