Le GaN vertical d’onsemi compte marcher sur les platebandes du SiC
Grâce à une architecture GaN-sur-GaN développée dans son usine de Syracuse, aux Etats-Unis, les semiconducteurs GaN verticaux de l’Américain, d’ores et déjà disponibles sous forme d’échantillons, sont censés cibler les applications de puissance habituellement réservées au carbure de silicium.
Les semiconducteurs en nitrure de gallium (GaN) pourraient bien se faire une place de choix dans les applications d’électronique de puissance jusqu’ici réservées aux semiconducteurs en carbure de silicium (SiC) ou aux Mosfet et IGBT en silicium.
C’est en tout cas la conviction de l’Américain onsemi qui a développé et déjà échantillonné des semiconducteurs GaN verticaux (vGaN) offrant des performances susceptibles d’établir de nouvelles références pour le GaN en matière de tenue en tension, de fréquence de commutation, de densité de puissance et de robustesse.
Au point de cibler les convertisseurs DC-DC 800 V pour les centres de données d’IA, les onduleurs de véhicules électriques, les infrastructures de recharge, les onduleurs pour les énergies renouvelables, les systèmes de stockage d’énergie, les systèmes d’entraînement dans l’automatisation industrielle et la robotique, ainsi que l’aérospatiale, la défense et la sécurité.
© onsemi
Alors que la plupart des composants GaN disponibles sur le marché sont fabriqués sur un substrat en silicium ou en saphir, la technologie vGaN d’onsemi exploite une architecture GaN-sur-GaN qui permet au courant de circuler verticalement à travers la puce plutôt qu’à sa surface. Cette conception permet d’obtenir, selon onsemi, des tensions de fonctionnement et des fréquences de commutation plus élevées, une densité de puissance supérieure, une meilleure stabilité thermique et des performances robustes même dans des conditions extrêmes.
La technologie vGaN d’onsemi est conçue pour gérer des tensions jusqu’à 1200 V, voire davantage, sur une puce monolithique, pour diminuer les pertes de près de 50% et réduire la taille des composants de puissance – y compris celle des composants passifs tels que les condensateurs et les inductances utilisés dans les dispositifs de puissance – grâce à un fonctionnement à des fréquences plus élevées. Onsemi évoque notamment des composants trois fois plus petits, permettant le développement de systèmes de puissance plus compacts et légers, avec de meilleurs rendements et un dispositif de refroidissement simplifié, pour un coût potentiellement réduit.
Développée par l’équipe de R&D d’onsemi sur son site de Syracuse, dans l’État de New York (Etats-Unis), la technologie vGaN fait l’objet de plus de 130 brevets. Pour l’heure, l’Américain échantillonne d’ores et déjà des composants vGaN capables de fonctionner à 700 V et 1200 V pour quelques clients triés sur le volet, mais n’a pas encore évoqué d’échéance pour le lancement d’une production de volume.
