Gleichrichterdioden Was sich 2020 ändern wird

Jos van Loo, Technical Support Engineer bei Taiwan Semiconductor Europe

Stellvertretend für den Markt der diskreten Halbleiter erläutert Jos van Loo, Technical Support Engineer bei Taiwan Semiconductor Europe, was den Markt der Gleichrichterdioden im Jahr 2020 bewegt.

Die Gleichrichterdiode vom Typ 1N4007 kam 1965 auf den Markt – und erfreut sich nach wie vor großer Beliebtheit. Das gilt auch für die S1M, deren Produktion 1990 anlief. Milliarden dieser beiden Bauteile werden jährlich hergestellt. Die S1-Serie wird 2020 voraussichtlich die in den größten Stückzahlen produzierte Gleichrichterdiode sein.

Ändert sich also auf dem Gleichrichtermarkt nie etwas?

WSTS schätzt den Markt für diskrete Halbleiter auf 24,1 Milliarden Dollar im Jahr 2018. Sowohl 2017 als auch 2018 gab es zweistellige Wachstumsraten. Weil die diskreten Halbleiter erfahrungsgemäß eine ähnliche Wachstumsrate aufweisen wie die ICs, hat sich auch der Markt für Gleichrichter im Jahr 2019 rückläufig entwickelt. Gleichrichter sind nicht vom „nächsten großen Wurf“ in der Halbleiterbranche abhängig. Ein großer Teil des Geschäfts kommt aus Standardanwendungen: Wie viele Ladegeräte für Smartphones, wie viele LED-Lampen und wie viele Autos im Jahr 2020 produziert werden, hat einen erheblichen Einfluss auf den Absatz von Gleichrichtern. Andererseits hängt er auch von Hunderten von verschiedenen industriellen Anwendungen ab. Keine einzige Anwendung dominiert unser Geschäft. Daher sind Wirtschaftswachstum und gute Handelsbeziehungen wichtige Faktoren, die in die Vorhersage des Wachstums einfließen müssen.

Das Wachstum des Marktes für erneuerbare Energien und auch für Elektrofahrzeuge hat unsere Aufmerksamkeit mehr auf den Einsatz bei hohen Spannungen gelenkt. In der Vergangenheit dominierten Verbesserungen von Niederspannungsprozessen die Produktentwicklung im Bereich Power Management. Null Fehler sind für Gleichrichter nicht selbstverständlich – sie werden nicht in modernen 8- oder 12-Zoll-Fabriken wie IGBTs und MOSFETs hergestellt. Deshalb setzen wir 2020 den Fokus weiter darauf, die Prozesse fortzuentwickeln und zu verbessern, selbst bei Produkten, die eine manuelle Montage erfordern, wie z.B. Brückengleichrichter.

Der zweite Haupttrend 2020 wird die Miniaturisierung sein. Einige SMD-Gleichrichtergehäuse sind mehr als 30 Jahre alt und haben ein schlechtes Verhältnis von Größe zu Gehäusefläche. Abhängig von der Verlustleistung und den eingesetzten Lötverfahren werden neue Gehäuse an Bedeutung gewinnen.

Einer der gehypten Trends in der Halbleiterindustrie sind Wide-Bandgap-Halbleiter wie SiC und GaN. Die Normen zur Korrektur von Leistungsfaktoren wurden in den 1990er-Jahren in Gesetzen verankert. Dies war der Beginn des kommerziellen SiC-Rectifier-Marktes. In der Boost-Converter-Technologie waren die Schaltverluste von Standard-Silizium-Gleichrichtern recht hoch und der Wirkungsgrad reduziert. Infolgedessen begannen einige Designer, SiC zu verwenden. Inzwischen, nach mehr als 20 Jahren, hat der Markt für SiC-Gleichrichterdioden laut Yole Développement 100 Mio. Dollar erreicht, was bei weniger als 5 Prozent des Gleichrichtermarktes liegt. On-Board-Ladegeräte und Elektrofahrzeuge könnten SiC zusätzliches Wachstum bescheren; dennoch bleibt SiC für Gleichrichter insgesamt eine Nischentechnologie. Silizium wird 2020 und auch noch lange darüber hinaus dominieren.

Gleichrichter sind das Hauptgeschäft von Taiwan Semiconductor, aber wir investieren auch stark in MOSFET-Design. Hier ist zu erwarten, dass im Jahr 2020 die fortschrittlichsten Low-Voltage-Trench-Prozesse über Foundries in Asien verfügbar sein werden. Kunden können damit rechnen, dass ihnen noch mehr Auswahl zur Verfügung stehen wird, wenn es um MOSFETs mit einem sehr geringen Widerstand geht. Die Split-Gate-Technologie sowie die Herstellung von sehr dünnen Wafern reduzieren den RDSon/mm2 deutlich. Und im Bereich der Cu-Clip-Montagetechnik werden mehr Back-End-Varianten als bisher erhältlich sein.
Es bleibt also nicht alles beim Alten, im Gegenteil: Für die Gleichrichter und MOSFETs dürfte 2020 ein recht interessantes Jahr werden.«