Wide-Bandgap-Halbleiter

Der Weg zum Masseneinsatz in HF- und Mikrowellensystemen

| Autor / Redakteur: John Croteau * / Gerd Kucera

HF-Spezialist MACOM ist kürzlich eine Vereinbarung mit IQE, dem weltweit größten Lieferanten von GaAs-epi, eingegangen, der für die kosteneffiziente Versorgung mit GaN-Materialien in großen Stückzahlen für kostensensible Anwendungen sorgen wird. IQE verfügt über die operative Erfahrung, Kompetenz und Kapitalstruktur, um die Produktion von GaN-Materialien zu skalieren.

Ähnlich wie bei GaAs gehen wir von einer Abspaltung der GaN-Lieferkette für Anwendungen mit kleineren Stückzahlen aus. Kostensensible Anwendungen werden auf 8-Zoll-Wafer mit GaN auf Si setzen. Gleichzeitig werden kleinere Chipfabriken mit geringerem Investitionsaufkommen spezielle GaN-Prozesse für unterschiedliche Anwendungen in kleineren Stückzahlen liefern. Man kann davon ausgehen, dass es eine Fülle an technologischen Varianten für Nischenanwendungen geben wird, einschließlich GaN auf SiC.

Die Verwendung von GaN auf SiC wird sich aufgrund der Kostenstruktur des Substratmaterials auf Nischenanwendungen in kleiner Stückzahl beschränken. In physikalischer Hinsicht wachsen SiC-Stäbe um das 200- bis 300-fache langsamer als Silizium. Die Produktionskosten für Substrate – insbesondere Kapitalentwertung und Energieverbrauch während des Materialwachstums – steigen proportional zur Produktionszeit. Deshalb wird GaN auf SiC dauerhaft kostspieliger bleiben, was eine breite Vermarktung verhindert.

Die Produktion von GaN auf SiC für Anwendungen mit höchster Leistungsdichte und für die Wehrtechnik wird den kleineren Chipfabriken mit geringerem Kapitalaufkommen zugute kommen, die nicht von den technischen Veränderungen in Mobiltelefonen betroffen sind. Solche Fabriken können eine große Vielfalt von Programmen mit relativ geringer Stückzahl unterstützen. Ihre Kapitalstruktur erlaubt eine langfristige Versorgung sicherzustellen, ohne Konsolidierungen zu unterliegen, wenn die Mobiltelefonproduktion sich auf Silizium verlegt.

Jetzt gilt es, die letzten Hürden zu überwinden

Eines der letzten verbleibenden Hindernisse für die breite Verwendung von GaN wird genommen sein, sobald die Kostenstruktur für GaN mit der von GaAs gleichzieht und diese schließlich unterschreitet. Bei Kostengleichheit werden vorherrschende Technologien in den leistungsstärksten Anwendungen immer durch überlegene Technologien ersetzt.

Bei der Vermarktung von GaN auf dem Massenmarkt hat MACOM eine Führungsrolle eingenommen. Es wird das einzige Portfolio in der HF- und Mikrowellenindustrie geboten, das Produkte mit GaN auf Si und GaN auf SiC umfasst, mit Kunststoff-, Keramik- und Substrathalteroptionen für Anwendungen mit gepulsten und kontinuierlichen Wellen.

Hinsichtlich der Lieferkette sorgt die kürzlich bekannt gegebene Kollaboration von MACOM und IQE für neue Kapazitäten und Skaleneffekte hinsichtlich Kostenstruktur von 8-Zoll-Silizium-Wafern für den Massenmarkt.

So wird MACOM eine Führungsrolle bei der Beseitigung der letzten technischen und wirtschaftlichen Hürden für die breite Verwendung von GaN übernehmen.

* John Croteau ist President und CEO von MACOM, Lowell/Massachusetts.

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