Jedes wichtige Halbleitermaterial hat denselben Entwicklungsprozess durchlaufen, bevor es den Massenmarkt erreichte: von der anf?nglichen Entwicklung ¨¹ber die schrittweise Weiterentwicklung bis hin zum endg¨¹ltigen Einsatz. Als erstes war es Silizium, dann folgten Galliumarsenid (GaAs) und Siliziumgermanium (SiGe), und nun durchlaufen Materialien mit gro?er Bandl¨¹cke denselben Weg.
Heute macht Galliumnitrid (GaN) diesen Schritt insbesondere in power . Was GaN auszeichnet, ist, dass es dank seiner Eigenschaften als Material mit gro?er Bandl¨¹cke und seiner hohen Elektronenbeweglichkeit schneller schalten und effizienter arbeiten kann als die Materialien, die es ersetzt, ohne dabei nennenswerte Einbu?en bei power hinnehmen zu m¨¹ssen. Dies zeigt sich bereits an Orten, an denen man es nicht unbedingt erwarten w¨¹rde, wie zum Beispiel beim Ladeger?t auf Ihrem Schreibtisch, bei Motorantrieben in der Robotik und bei den power , die KI-Server versorgen.
Andererseits wird das Tempo der Einf¨¹hrung nicht allein von der technologischen Reife bestimmt ¨C insbesondere in einer Zeit, in der rasante Fortschritte in den Bereichen KI und Elektrifizierung den Fokus zunehmend auf Geschwindigkeit lenken. Traditionelle Halbleiterentwicklungsmodelle, bei denen die foundry die Plattform foundry und die Kunden erst danach einbezogen werden, f¨¹hren oft zu fragmentierten Arbeitsabl?ufen, verz?gertem Feedback und Erkenntnissen in sp?ten Entwicklungsphasen. Diese Ineffizienzen verlangsamen die Integration, erh?hen das Risiko und erfordern einen anderen Ansatz daf¨¹r, wie Ger?te von der Entwicklung bis zur Anwendung gelangen.
Ein ?Short-Loop¡°-Ansatz f¨¹r die GaN-Entwicklung
Um diesem Problem zu begegnen, verfolgt ÌÇÐÄÊÓƵ einen anderen Ansatz: ein Entwicklungsmodell mit kurzen Zyklen, das Technologieentwicklung, Design, Validierung, Zuverl?ssigkeit und Anwendungsbewertung in einen eng verzahnten, iterativen Zyklus integriert. Dieses Modell, das unter anderem durch die ?bernahme von Tagore Technology im Jahr 2024 erm?glicht wurde, r¨¹ckt das Know-how im Produktdesign in den Mittelpunkt der Plattformentwicklung und erm?glicht es den Teams, bereits fr¨¹h im Zyklus effektiv ?in die Rolle des Kunden zu schl¨¹pfen¡°.
?Da GaN den Sprung von Nischenanwendungen hin zur breiten Markteinf¨¹hrung schafft, gewinnen Geschwindigkeit und Zuverl?ssigkeit zunehmend an Bedeutung¡°, sagte Amitava Das, VP Research & Development, Power ÌÇÐÄÊÓƵ. ?Unser ?Short-Loop¡®-Entwicklungsmodell b¨¹ndelt Design, Validierung und Zuverl?ssigkeit in einem eng verzahnten Zyklus, wodurch wir Herausforderungen fr¨¹her bew?ltigen und unseren Kunden eine ausgereiftere, anwendungsbereite Plattform bereitstellen k?nnen.¡°
Wie sieht das in der Praxis konkret aus? Unser ?Short-Loop¡°-Entwicklungsmodell simuliert w?hrend der Entwicklungsphase reale Anwendungsf?lle und Belastungssituationen, um L¨¹cken fr¨¹hzeitig zu erkennen und zu beheben. Auf diese Weise k?nnen sich die Kunden bei der Einf¨¹hrung der Technologie ganz auf die Differenzierung konzentrieren, anstatt sich mit grundlegenden Herausforderungen auseinandersetzen zu m¨¹ssen.
Die L¨¹cke zwischen Wafer-Tests und der Leistung im Praxiseinsatz schlie?en
Dieser Ansatz spiegelt sich in verschiedenen Dimensionen der Entwicklung wider. W?hrend sich traditionelle Tests auf Wafer-Ebene beispielsweise auf grundlegende Bauteilparameter konzentrieren, sind die Bauteile in realen Anwendungen komplexen Bedingungen wie Soft- und Hard-Switching ausgesetzt. Durch die Einbeziehung von Elementen dieser anwendungsbezogenen Belastungen in die Tests auf Wafer-Ebene werden die R¨¹ckkopplungsschleifen erheblich verk¨¹rzt, was ein schnelleres Lernen und eine schnellere Iteration erm?glicht, ohne auf vollst?ndige Verpackungszyklen warten zu m¨¹ssen.
Dieser integrierte Ansatz tr?gt auch dazu bei, eine der wichtigsten Herausforderungen bei der Entwicklung von GaN ¨C n?mlich die Zuverl?ssigkeit ¨C zu bew?ltigen.
Verbesserung der GaN-Zuverl?ssigkeit durch integrierte Entwicklung
GaN bringt eine breitere Palette an Zuverl?ssigkeitsherausforderungen mit sich, die weniger stark standardisiert sind. Hier wird der Vorteil einer integrierten Entwicklung deutlich. Interne Teams mit Erfahrung auf Produktebene k?nnen Bauteile nicht nur gem?? etablierten Standards qualifizieren, sondern auch gezielte Methoden entwickeln, um technologiespezifische Probleme anzugehen und so die Konvergenz in Bereichen zu beschleunigen, in denen sich der Branchenkonsens noch in der Entwicklung befindet.
Einbeziehung realer Verhaltensweisen in die Ger?temodellierung
Die Ger?temodellierung spiegelt zudem die tats?chliche Leistung in der Praxis immer besser wider. Durch die Erstellung und Kapselung produkt?hnlicher Implementierungen k?nnen Ingenieure Ger?te unter realistischen Betriebsbedingungen bewerten und parasit?re Effekte, layoutbedingte Abweichungen sowie andere Einfl¨¹sse bereits in einer viel fr¨¹heren Entwicklungsphase erkennen.
Ein Weg in die Zukunft f¨¹r GaN
Es ist wichtig zu beachten, dass es bei diesem Modell nicht darum geht, die Rolle des Kunden bei der Innovation zu ersetzen, sondern darum, die Anzahl der technischen Tape-outs vor der Produktion zu reduzieren. Durch die interne L?sung dieser grundlegenden technologischen und integrationsbezogenen Herausforderungen erreicht die Plattform einen ausgereifteren Reifegrad, wodurch sich die Kunden auf differenzierte System- und Anwendungsdesigns konzentrieren k?nnen.
Da GaN immer breitere Anwendung findet, h?ngt der Erfolg nicht nur vom Material selbst ab, sondern auch von den dahinterstehenden Entwicklungsmodellen. Durch die fr¨¹hzeitige Einbindung von Design, Validierung und Anwendung in den Prozess erhalten Teams die n?tige Geschwindigkeit und Sicherheit, um neue Technologien effizienter in die Produktion zu ¨¹berf¨¹hren.
