GaN-Pionier EPC »Jetzt können wir Low-Voltage-MOSFETs direkt attackieren«

Dr. Alex Lidow, EPC: »Wir sind heute noch etwa bis zu 300-mal vom theoretischen Limit der GaN-Leistungshalbleiter-Technologie entfernt. Trotzdem sind wir im LV-Bereich kostengünstiger als vergleichbare Si-Lösungen. Mit jeder neuen Generation unserer GaN-Schalter-ICs werden wir diesen Vorsprung noch weiter ausbauen.«

Dr. Alex Lidow, der Erfinder des Trench-MOSFET, hat sich mit der Gründung des GaN-Pioniers EPC ein hohes Ziel gesteckt: sich selbst zu schlagen und mit GaN eine noch bessere, effizientere und letztlich auch kostengünstigere Device-Lösung als Silizium-MOSFETs anzubieten.

Markt&Technik: Dr. Lidow, als Sie 2007 EPC gegründet haben, waren LV-GaN-Leistungshalbeiter ein Versprechen an die Zukunft. Haben sich Ihre Erwartungen an die neue Technologie bewahrheitet?

Dr. Alex Lidow: Als wir damals angefangen haben, war klar, wo die technischen Vorteile dieses neuen Materials liegen. Klar war damals aber auch, dass wir noch einen Faktor von über 800 vom theoretischen Limit von GaN entfernt waren. Bis heute hat sich dieses Delta auf einen Faktor von 300 verringert, aber das Potenzial ist immer noch riesig. Und sehen Sie sich an, wie weit wir inzwischen mit dieser neuen Technologie bereits gekommen sind!

Als Sie 1978 bei International Rectifier den Trench-MOSFET entwickelt haben, ging es darum, eine bessere Lösung als die klassischen Bipolartransistoren zur Verfügung zu stellen. Mit GaN ging es letztlich darum, sich selbst zu schlagen, oder?

Ich komme noch mal auf das Thema Bipolartransistor zurück. Wir waren besser, wir waren schneller und wir waren kostengünstiger. Aber wir haben den Bipolartransistor nicht ersetzt. Der Markt dafür ist heute noch genau so groß wie Ende der 1970er-Jahre. Aber wir haben mit unserem Produkt einen komplett neuen, zusätzlichen Milliarden-Dollar-Markt geschaffen. Und genau das wiederholt sich mit GaN-Leistungshalbleitern. Wir werden MOSFETs nicht komplett ersetzen können, aber wir ermöglichen mit GaN-Leistungshalbleitern neue Möglichkeiten und Märkte, die mit der bisherigen Silizium-MOSFET-Technologie nicht möglich waren. Insofern macht es mir einfach Spaß, meiner damaligen Erfindung durch GaN eine noch bessere folgen zu lassen.

Nicht ganz zu Unrecht gelten Sie als Evangelist der GaN-Leistungshalbleiter-Technologie. Mit EPC beschränken Sie sich aber auf GaN-Lösungen unter 650 V. Warum?

Sie haben Recht. Der MOSFET-Markt über 600 V ist ein Multimilliarden-Dollar-Markt. Aus diesem Grund orientieren sich auch fast alle GaN-Pioniere an diesem Markt. Es ist nur so, dass Profitabilität um so geringer ist, je höher die Sperrspannung. Aus meiner Erfahrung ist es schlicht so, dass die Kunden im Bereich der Niederspannungs-MOSFETs am ehesten bereit sind, für einen Performance-Vorteil auch mehr zu zahlen. Aus diesem Grund konzentrieren wir uns auf GaN-Lösungen unter 300 V. Wir haben uns auf den Performance-getriebenen Niederspannungsmarkt konzentriert. Mit Applikationen wie Lidar, das ohne GaN-Leistungshalbleiter in der heute gebräuchlichen Form gar nicht realisierbar gewesen wäre, kabelloses Laden oder in jüngster Zeit auch leistungsfähige DC/DC-Wandler haben wir uns damit für Wachstumsmärkte entschieden, die uns bereits in den letzten Jahren getragen haben und uns auch in Zukunft noch einen deutlichen Wachstumsschub bescheren werden.

Wenn Sie von leistungsfähigen DC/DC-Wandlern sprechen, meinen Sie sicher auch entsprechende Lösungen für die immer stärker aufkommenden 48-V-Systeme im Automotive-Bereich.

Das ist ein neues Marktsegment, das jetzt noch dazu kommt. Wir hatten dieses Phänomen aber auch schon im Serverbereich. Der Übergang zu den 48-V-Bus-Lösungen dort hatte zur Folge, dass keine Isolierungen mehr notwendig waren. In der Konsequenz ließen sich DC/DC-Wandler mit 700 W realisieren, deren Wattpreis bei 6 US-Cent liegt. Mit den Mild-Hybrid-Autos, von denen es ja allein in Europa im Jahr 2022 rund 16 Millionen Stück geben soll, kommt da noch einmal ein ganz neues, riesiges Volumen hinzu. Ein weiteres Segment, in dem es besonders auf Preis, Performance und kompakte Abmessungen ankommen wird.

Als Argument gegen den Einsatz von GaN-Schaltern werden von Anwenderseite die Themen Reliability und Preis angeführt. Was entgegnen Sie diesen Einwänden?

Ich denke, das Thema Reliability dürfte inzwischen von verschiedenen GaN-Spezialisten in befriedigender Weise gelöst worden sein. Das ist heute kein wirkliches Argument mehr. Sie müssen auch berücksichtigen, dass wir alle in dieser Branche die GaN-Schalter zu Beginn entsprechend überdimensioniert haben, weil wir lernen mussten, die Ausfallmechanismen zu verstehen. Wir sind hier heute deutlich weiter, deshalb hat sich der Abstand zum theoretischen Limit von GaN inzwischen auch von 800- auf 300-mal reduziert. Eine klassische Lernkurve. Und dass wir nicht preiskompatibel wären, stimmt im Fall EPC spätestens seit Einführung unserer 5. Generation vor einem Jahr nicht mehr, wird haben inzwischen die Preisparität erreicht.