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Nachlese APEC 2016

GaN und Magnetics im Brennpunkt

12. April 2016, 11:43 Uhr | Ralf Higgelke

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Dritter Konferenztag

Die erste Industry Session zum Thema Wide-Bandgap-Bauteile brachte einige Produkt-Neuankündigungen: Rohm stellte in einem TO-220-Gehäuse mit sechs Anschlüssen einen Baustein für Hilfsstromversorgungen vor. Darin integriert sind ein 1500-V-SiC-MOSFET sowie ein Treiber-IC. AgileSwitch präsentierte einen Treiber für All-SiC-IPM-Module. Dr. Bob Kaplar von den Sandia National Labs berichtete erste Erfahrungen mit Ultra-Wide-Bandgap-Bauteilen, beispielsweise aus AlGaN. Will man seinem Sandia-Kollegen Jason Neely glauben, so könnte aus diesem Material ein sogenannter "Coin Converter" (ein würfelförmiger Wandler mit der Kantenlänge eines Geldstück-Durchmessers) bis zu 45 W wandeln.

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In der "Rap Session" stellten sich fünf hochrangige Techniker 90 min. lang Publikumsfragen. Unter der Moderation von Veena Misra diskutierten Daniel Cunningham, Dan Kinzer, Madhu Chinthavali, Eric R. Motto und Peter Friedrichs über das Thema "Future of Semiconductor Technology Development" (Bild 7). Eine der behandelten Fragen war: Ist das viele Geld, das in die Erforschung der Wide-Bangap-Halbleiter investiert wird, gerechtfertigt? Dan Kinzer brachte es auf den Punkt: "Ja, es ist viel Geld. Aber nur mit diesen Materialien können wir die Leistungsdichten in bislang ungekannte Höhen treiben. Dafür sind auch ganz neuartige resonante Topologien zu erforschen, die mit Silizium-MOSFETs undenkbar sind." Eine weitere Frage betraf die Gehäusebauformen, die für WBG-Bauteile geeignet seien. Die Teilnehmer waren sich einig: GaN und SiC können auf einem Bruchteil der Fläche das Gleiche leisten wie Silizium-MOSFETs oder -IGBTs, aber wie will man so viel Leistung auf so wenig Fläche per Bond-Draht anbinden? Die Verpackungskosten würden dramatisch steigen. Bei niedrigeren Spannungen wäre es daher am besten, ein Gehäuse komplett wegzulassen, bei höheren Spannungen ist es jedoch unerlässlich, beispielsweise um die Isolationsstrecken einzuhalten. Elementar wichtig beim Thema Packaging sei auch das Thema Wärmemanagement. Für die dann oft nötige doppelseitige Kühlung müssten noch entsprechende Gehäusebauformen entwickelt werden.

Vierter und fünfter Konferenztag

Da Magnetics sich wie ein roter Faden durch die Konferenz zog, war es kaum verwunderlich, dass es in der Technical Session zu diesem Thema für viele nur noch Stehplätze gab. In seinem Vortrag über "Großsignal-Charakterisierung gekoppelter Induktivitäten auf Silizium" stellte Santosh Kulkarni vom irischen Tyndall National Institute klar, dass Hysterese-, Wirbelstrom- und Wire-Bond-Verluste etwa nur ein Drittel der Verluste von in Silizium integrierter Spulen ausmachen (Bild 8). Zwei Drittel gehen zulasten der "anormalen" Verluste, also Inkonsistenzen an Korngrenzen beim Ummagnetisieren und lokalen Variationen der Flussdichte.

Der letzte Kongresstag war der Tag der Marktanalysten. Jonathan Liao vom Marktforschungsinstitut IHS prognostizierte, dass im Jahr 2025 auf Galliumnitrid und Siliziumkarbid 3,5 Mrd. US-Dollar Umsatz bei einem Gesamtmarkt für Leistungshalbleiter von etwa 30 Mrd. US-Dollar kämen. Gleichzeitig glaubt er, dass der Automobilmarkt der Treiber für SiC sein werde.