Piața de putere GaN se extinde foarte rapid. Este greu de prezis cu exactitate cât de rapid, deoarece situația se schimbă tot timpul. Prin urmare, atunci când analiști respectați, precum Transparency Market Research, prevăd că vânzările de dispozitive GaN de putere vor depăși probabil 2,5 miliarde USD până în 2031, piața extinzându-se cu un CAGR de 40,3%, dar nu reușesc să prezinte un raport despre doi dintre principalii jucători din industrie, trebuie să tratăm cifrele absolute cu o oarecare prudență (noi credem că piața GaN va fi mult mai mare decât aceasta începând din 2025).
Dar, chiar dacă cifrele exacte pot fi greu de estimat, creșterea este de necontestat. În ultimele 18 luni, GaN s-a impus ca tehnologie preferată pentru adaptoarele și încărcătoarele destinate dispozitivelor inteligente, mărci importante precum Apple, Anker, OPPO și Xiaomi bazându-se pe GaN pentru încărcătoarele noi și elegante, datorită eficienței și performanței de mare putere a tehnologiei în comutație GaN.
Aceleași avantaje – putere mai mare, eficiență mai mare, dimensiuni mai mici – sunt benefice și în cazul multor alte piețe. Importante domenii, precum cel auto, al centrelor de date, al driverelor LED, al energiei regenerabile, al sistemelor audio de larg consum și al telefoanelor, au acceptat sau încep să accepte ideea că performanța superioară oferită de GaN în materie de comutație este potrivită și pentru aplicațiile lor.
Așadar, ce reține un tsunami de aplicații GaN? În primul rând, dispozitivele trebuie să fie robuste și fiabile. În al doilea rând, acestea trebuie să fie simplu de utilizat. În al treilea rând, dispozitivele trebuie să fie disponibile în volume mari pentru a garanta securitatea aprovizionării – acest lucru este deosebit de potrivit având în vedere criza actuală, bine mediatizată, a lipsei de semiconductori. În cele din urmă, bineînțeles – și probabil, dacă este adevărat, principalul motiv pentru care clienții sunt reticenți în a adopta noi tehnologii – există prețul: industria nu este dispusă să plătească o sumă mare pentru GaN.
Innoscience a fost înființată în decembrie 2015 pentru a aborda toate aceste puncte. Să începem cu o afirmație fără echivoc: Innoscience dispune de cele mai mari facilități GaN-on-Si din lume pentru pastille de siliciu de 8 inch. Vom reveni asupra acestui aspect.
Innoscience și-a dezvoltat propria tehnologie InnoGaN™. GaN este în mod inerent un proces de tip ‘normal-deschis’, dar inginerii de sistem și de aplicații solicită ‘normal-închis’. Acest lucru a cauzat probleme primilor utilizatori pe măsură ce controlul GaN a devenit mai complex. Companiile au rezolvat această problemă în mai multe moduri, în primul rând prin utilizarea unei abordări în cascadă cu un driver discret sau co-ambalat. Deși aceste abordări reprezintă o soluție interesantă la această problemă, ele au anumite limitări în ceea ce privește costul și dimensiunea capsulei. Innoscience crește un strat p-GaN deasupra barierei de AlGaN, formând un contact Schottky cu stratul p-GaN, ceea ce duce la un mod de operare ‘e-mode’ de tip normal-închis.
Tehnologia InnoGaN de la Innoscience prezintă un alt beneficiu semnificativ: o valoare RDS(on) foarte scăzută. Compania a creat tehnologia “strain enhancement layer”, care constă în depunerea unui strat specific după definirea stivei porții (G). Prin modularea solicitărilor create de acest strat se induc polarizări piezoelectrice suplimentare, ceea ce determină creșterea densității de 2DEG și, prin urmare, scăderea rezistenței stratului cu 66% în comparație cu un dispozitiv lipsit de un astfel de strat. Datorită acestei inovații, dispozitivele HEMT GaN-on-Si e-mode de la Innoscience prezintă o rezistență ON specifică extrem de mică.
După ce a abordat provocările legate de performanță și de ușurința în utilizare, Innoscience a văzut că ceea ce împiedica GaN să devină tehnologia dominantă în domeniul comutației de putere era volumul de producție. Disponibilitatea dispozitivelor (sau lipsa acestora) provoacă preocupări legate de securitatea aprovizionării; pe de altă parte, disponibilitatea unui volum mare duce la economii la scară și la prețuri mai mici. Din acest motiv, Innoscience a decis să se concentreze exclusiv pe fabricarea de pastile de siliciu de 8 inch încă de la înființarea companiei – în timp ce toți ceilalți producători se bazează pe procese de 6 inch sau chiar 4 inch.
Innoscience are astăzi o capacitate de producție de 10.000 de plachete de 8-inch pe lună, care va crește la 14.000 de plachete de 8-inch pe lună în cursul acestui an și la 70.000 de plachete de 8-inch pe lună până în 2025. Iar randamentul este, de asemenea, foarte ridicat. Acest lucru se datorează faptului că Innoscience folosește cea mai recentă tehnologie de fabricație – dovedită pe dispozitive de siliciu – și, în plus, a optimizat EPI și procesarea plachetelor. Deoarece Innoscience este o companie care controlează toate etapele de fabricație, de la proiectarea dispozitivului, prin EPI și procesarea plachetelor până la analiza defecțiunilor și a fiabilității – adică producția completă de GaN-on-Si – compania asigură, de asemenea, o calitate ridicată. Fabrica inițială a Innoscience (o a doua fabrică este, de asemenea, în funcțiune) este deja calificată conform ISO9001 și certificării IATF 16949:2016 pentru utilizare în domeniul auto, iar HEMT-urile GaN Innoscience sunt calificate conform standardului JEDEC. Innoscience efectuează, de asemenea, teste de fiabilitate mai avansate.
Așadar, pentru a rezuma, Innoscience a intrat pe piață cu dispozitive GaN fiabile și de înaltă performanță care se adresează atât aplicațiilor de joasă tensiune de 30-150V, cât și celor de înaltă tensiune de 650V. Compania, spre deosebire de restul pieței semiconductorilor (și, mai larg, a produselor electronice), nu se confruntă cu deficite de aprovizionare – produsele fiind disponibile acum pentru comenzi de volum – iar prețurile sunt în concordanță cu cerințele pieței. Așteptați avalanșa de aplicații care va apărea!
Autor: Denis Marcon,
Director General Vânzări și Marketing Europa și SUA
Innoscience