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Applikationsspezifische und technische Herausforderungen in der GaN-Forschung

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GaN-Fertigung in Silizium-Hochvolumen-Anlagen

Zu den Forschungsschwerpunkten von PowerBase zählen daher intensive Material- und Zuverlässigkeitsforschung für verbesserte Qualität und Langlebigkeit von GaN-basierten Halbleitern. Des Weiteren ist der Aufbau von Pilotlinien für 200-mm-Wafer zur Herstellung von GaN-basierten Leistungskomponenten in einem hochvolumigen industriellen Fertigungsumfeld vorgesehen.

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Das Vorhaben umfasst drüber hinaus auch die Optimierung von klassischen Silizium-Materialien. Die im Projekt PowerBase zusammengeschlossenen Forschungspartner decken die gesamte Wertschöpfungskette modernster Leistungshalbleiter-Produkte ab, einschließlich Trägermaterialien (Substrate), der Halbleiter-Entwicklung, der Weiterentwicklung in Logistik- und Automatisierungstechnik sowie Chip-Embedding- und Packaging-Lösungen.

Als übergeordnetes Ziel wurde definiert, GaN-basierte Halbleiterschalter deutlich kostengünstiger herzustellen und damit den Einsatzbereich auszuweiten. Das Forschungsteam setzt deshalb auf einen integrierten Ansatz, bei dem die neuen GaN-Wafer größtenteils auf denselben Anlagen gefertigt werden, wie bei der Silizium-Technologie.

Die damit mögliche bessere Auslastung der Anlagen führt zu einer schnelleren Economy-of-Scale und damit zu Kostenvorteilen. Am Standort Villach in Österreich ist Infineon für diese Herangehensweise vorbereitet, der Halbleistungshersteller setzt hier eine große Bandbreite unterschiedlicher Technologien ein und prozessiert alle zurzeit gängigen Wafer-Durchmesser (4 Zoll, 6 Zoll, 8 Zoll und 12 Zoll).

Im Rahmen des PowerBase-Projektes werden die Stadien der Konstruktion von frühen Demonstratoren bis hin zur Vorbereitung für die Hochvolumenfertigung abgedeckt. Derzeit gibt es weltweit noch keinen Massenmarkt für GaN-basierte Chips. Nach Abschluss des Forschungsprojektes wird es aber möglich sein, den Markt hiermit in Industriequalität und mit entsprechendem Volumen zu beliefern.

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