GaN Devices GaN-Strategiepartnerschaft für Stromversorgungen

Von Gerd Kucera

Vor wenigen Wochen erst startete ROHM Semiconductor die Produktion von 150-V-GaN-HEMTs mit hoher Gate-Durchbruchspannung (8 V). Diese neue EcoGaN-Serie soll den Stromverbrauch senken und weitere Miniaturisierung ermöglichen. Jetzt beschließen ROHM und Delta Electronics eine strategische Partnerschaft zur Entwicklung von GaN-Devices für Stromversorgungen.

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Durch die intensive Entwicklung von GaN-Leistungshalbleitern will ROHM für eine größere Lösungsvielfalt für u.a. Stromversorgungen sorgen. Die Partnerschaft mit Delta soll das unterstützen.
Durch die intensive Entwicklung von GaN-Leistungshalbleitern will ROHM für eine größere Lösungsvielfalt für u.a. Stromversorgungen sorgen. Die Partnerschaft mit Delta soll das unterstützen.
(Bild: ROHM)

Was bedeutet EcoGaN? Die Produktmarke meint GaN-Bauelemente mit besonders niedrigem Einschaltwiderstand und einer ausgeprägten Charakteristik für sehr schnelles Schalten. Energieeinsparung und Miniaturisierung stehen im Mittelpunkt der Anwendung. Das Ziel ist es, den Stromverbrauch einer Anwendung zu reduzieren, periphere Komponenten zu miniaturisieren und den Design-Aufwand sowie die Anzahl der benötigten externen Bauteile zu verringern.

Halbleiterhersteller ROHM Semiconductor und Delta Electronics, Hersteller von Stromversorgungen, sind eine strategische Partnerschaft eingegangen, um Galliumnitrid-Bauelemente (GaN) der nächsten Generation zu entwickeln und in Serie zu produzieren.

Mit der Kombination von Deltas langjähriger Entwicklungstechnologie für Stromversorgungsbauelemente und ROHMs umfassender Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Leistungshalbleitern soll es möglich sein, GaN-Bauelemente mit einer Durchbruchspannung von 600 V zu entwickeln, die für ein breites Spektrum von Stromversorgungssystemen optimiert sind. ROHM hat bereits im März 2022 die Massenproduktion von 50-V-GaN-HEMTs mit 8-V-Gate-Durchbruchspannung eingeführt. Damit kann ROHM nach eigenen Angaben seine neue EcoGaN-Produktreihe für Stromversorgungslösungen in Kommunikations- und Industrieanlagen, beispielsweise Basisstationen, Rechenzentren und IoT, erweitern und gleichzeitig die Leistung der Geräte verbessern.

Durch diese Partnerschaft werde ROHM GaN-Bauelemente in Serie produzieren, die zur Konfiguration effizienterer Stromversorgungssysteme beitragen können. Darüber hinaus wolle ROHM GaN-IPMs entwickeln, die analoge ICs (eine der Stärken von ROHM) integrieren.

Dazu sagt Mark Ko, der Vice Chairman von Delta Electronics Inc: „Die Entwicklung von GaN-Bauelementen ist für die weltweite Elektronikindustrie von großem Interesse. Wir arbeiten seit vielen Jahren mit ROHM zusammen und freuen uns, dass der diesjährige technische Austausch endlich zu Ergebnissen führen wird, was für beide Unternehmen ein Meilenstein ist und uns näher zusammenbringen wird. Zusätzlich zu dieser GaN-Kooperation will Delta sein Produktangebot weiter verstärken und setzt dazu große Erwartungen in die Produktentwicklung unter Nutzung der Kompetenzen von ROHM.“

Leistungshalbleiter in Silizium, SiC und GaN

Der Managing Executive Officer bei CSO ROHM Co. Ltd., Kazuhide Ino, ergänzt: „ROHM wird weiterhin innovative Bauelemente für zahlreiche Anwendungen entwickeln, in denen Silizium, SiC und GaN zum Einsatz kommen. Auch solche Lösungen, bei denen Peripheriekomponenten wie Steuer-ICs kombiniert werden, um deren Leistung zu maximieren, stehen im Mittelpunkt.“

Die Verbesserung des Wirkungsgrads elektrischer Motoren und auch Stromversorgungen, die den größten Teil des weltweiten Stromverbrauchs verantworten, ist zu einem bedeutenden Faktor in der Emissionsreduktion geworden. Der Schlüssel hierzu liege in den Stromversorgungen, sagt ROHM. Es werde erwartet, dass die Nutzung neuer Halbleitermaterialien wie SiC und GaN die Effizienz erhöht.

Schon seit Jahren plegen ROHM und Delta den Technologie-Austausch und eine kooperative Beziehung in der Entwicklung unterschiedlicher Applikationen. Im Rahmen der startegischen Partnerschaft wollen beide Unternehmen die nach eigenen Aussagen branchenweit fortschrittlichsten GaN-Bauelemente entwickeln und in Serie produzieren.

Die GaN Power Devices GNE10xxTB

Die im März 2022 freigegebenen 150-V-GaN-HEMTs sind in der steigenden Nachfrage nach Serversystemen als Folge der wachsenden Anzahl von IoT-Geräten begründet. Hier sind Effizienzsteigerung bei der Energieumwandlung und kleinere Baugrößen zu wichtigen Themen geworden, die weitere Fortschritte im Bereich der Leistungsbauelemente verlangen.

Diese neuen Produkte (GNE10xxTB-Serie) nutzen eine spezielle Topolpgie, die die Gate-Source-Nennspannung von typischen 6 V auf 8 V anhebt. Dadurch werde eine Degradation selbst dann verhindert, wenn beim Schalten Überschwingungsspannungen von mehr als 6 V auftreten. Damit erweitere sich der Gestaltungsspielraum im Schaltungsentwurf und auch die Zuverlässigkeit von Stromversorgungen erhöhe sich. Charakteristisch für das Gehäuse dieser Serie ist laut ROHM die hervorragende Wärmeableitung sowie eine hohe Strombelastbarkeit.

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