Technologia GaN to dla wielu branż wciąż nowe rozwiązanie

Azotek galu (GaN) przez wiele osób jest nadal uważany za nową technologię. Chociaż GaN jest obecnie szeroko stosowany w ładowarkach i adapterach do telefonów komórkowych, zapewniając wysoką wydajność i gęstość mocy, inne sektory - takie jak motoryzacja, centra danych, sterowniki LED, energia odnawialna, konsumencki sprzęt audio i telefoniczny - dopiero uświadamiają sobie, że doskonałe parametry przełączania GaN sprawdzają się również w ich zastosowaniach. Oczywiście są już pierwsi użytkownicy, ale zanim rynek nabierze masowego chararkteru, potencjalni użytkownicy muszą zyskać pewność, że uwzględnione zostały zarówno czynniki komercyjne, jak i kwestie techniczne. Firma Innoscience, największy producent 8-calowych urządzeń GaN-on-Si (azotek galu na podłożu z krzemu), odpowiada na te wyzwania dzięki sprawdzonej technologii, ustabilizowanym, kwalifikowanym procesom i ogromnej wydajności.

Firma Innoscience została założona w grudniu 2015 r. z zamiarem stworzenia największej na świecie firmy produkcyjnej w pełni skoncentrowanej na 8-calowej technologii GaN-on-Si. Od samego początku kierownictwo firmy Innoscience zdawało sobie sprawę z tego, że aby technologia GaN stała się powszechna na wielu rynkach, wydajność i niezawodność – chociaż nieodzowne – stanowią jedynie punkt wyjścia. Trzy dodatkowe kluczowe wymagania klientów musiałyby zostać spełnione, aby GaN został rozpowszechniony na szeroką skalę. Po pierwsze układy wykorzystujące technologię GaN muszą być przystępne cenowo, ponieważ branża nie jest skłonna do zaakceptowania cen znacznie wyższych niż ogólnie przyjęte. Po drugie, aby dostarczać duże ilości produktów i radzić sobie z wahaniami popytu, niezbędne są znaczące moce produkcyjne. Po trzecie klienci wymagają bezpieczeństwa dostaw, dzięki któremu będą mogli rozwijać swoje produkty i systemy z wykorzystaniem nowych urządzeń GaN, bez obaw o ewentualne przerwy w produkcji i niedobory.

Należy pamiętać, że pojawienie się GaN zbiega się w czasie z jednym z najbardziej dotkliwych okresów globalnego niedoboru układów scalonych, jakiego kiedykolwiek doświadczył przemysł elektroniczny. Dlatego firma Innoscience doszła do wniosku, że tylko koncentrując się na 8-calowej technologii GaN-on-Si, radykalnie zwiększając produkcję urządzeń GaN-on-Si i kontrolując własne zakłady produkcyjne, będzie w stanie spełnić wymagania branży elektronicznej, dotyczące ceny, wolumenu i bezpieczeństwa dostaw.

Innowacyjna technologia

Jednakże z uwagi na fakt, że w pierwszej kolejności zawsze należy udowodnić wydajność i niezawodność, przyjrzyjmy się najpierw technologii, którą firma Innoscience opracowała wspólnie ze swoimi zaufanymi, międzynarodowymi partnerami .

Inżynierowie zajmujący się półprzewodnikami mocy wymagają urządzeń, które działają w trybie normalnie wyłączonym, tzn. nie przewodzą prądu, gdy bramka tranzystora jest ustawiona na 0V. Ponieważ naturalną postacią tranzystorów HEMT (High Electron Mobility Transistors) w technologii GaN jest tryb normalnie włączony (tzw. tryb zubożony), w rozwiązaniach pakietów kaskadowych należy umieścić specjalne sterowniki, aby uzyskać tryb normalnie wyłączony. Tranzystory HEMT na bazie GaN firmy Innoscience są jednak samoistnie urządzeniami normalnie wyłączonymi (tryb wzmocnienia). Tryb normalnie wyłączony jest realizowany przez naniesienie warstwy p-GaN na górną powierzchnię bariery AlGaN i utworzenie styku Schottky'ego z warstwą p-GaN (Rysunek 1). Powoduje to wzrost potencjału w kanale w stanie równowagi, co skutkuje pracą w trybie normalnie wyłączonym/wzmocnienia.

Rysunek 1: Warstwa p-GaN, naniesiona na górną powierzchnię bariery AlGaN, tworzy styk Schottky'ego z warstwą p-GaN, co umożliwia pracę w trybie normalnie wyłączonym/wzmocnienia