Riteniamo che il mercato del GaN supererà di gran lunga tale cifra già nel 2025.
Sebbene quantificare i numeri possa essere difficile, la crescita è innegabile. Negli ultimi 18 mesi, abbiamo assistito all'ascesa del GaN come tecnologia preferita per adattatori e caricabatterie per dispositivi intelligenti. Marchi leader come Apple, Anker, OPPO e Xiaomi stanno basando i loro nuovi ed eleganti caricabatterie sul GaN grazie all'efficienza e alle elevate prestazioni di erogazione di potenza offerte dagli interruttori GaN.
Questi stessi vantaggi (maggiore potenza, efficienza significativamente superiore, dimensioni ridotte) sono molto utili anche in molti altri mercati. Settori come quello automobilistico, dei data center, dei driver LED, delle energie rinnovabili, dell'audio di consumo e dei telefoni cellulari stanno iniziando a riconoscere che le prestazioni di commutazione superiori del GaN sono adatte anche alle loro applicazioni.
Cosa sta alimentando questo tsunami di applicazioni del GaN? Innanzitutto, i dispositivi devono essere robusti e affidabili. In secondo luogo, devono essere facili da usare. In terzo luogo, i dispositivi devono essere disponibili in grandi quantità per garantire la sicurezza dell'approvvigionamento, un aspetto particolarmente rilevante data la ben nota crisi di carenza di semiconduttori. Infine, e forse l'aspetto più importante (e a dire il vero, probabilmente la ragione principale per cui i clienti sono restii ad adottare nuove tecnologie), c'è il prezzo: l'industria non è disposta a pagare molto di più per il GaN.
Innoscience è stata fondata nel dicembre 2015 per affrontare tutti questi aspetti. Partiamo da un'affermazione inequivocabile: Innoscience possiede il più grande impianto al mondo per la produzione di wafer di GaN su silicio (nitruro di gallio su silicio) da 8 pollici. Torneremo su questo punto più avanti.
Innoscience ha sviluppato la sua tecnologia proprietaria InnoGaN™. Il GaN è intrinsecamente un processo normalmente attivo, ma gli ingegneri di sistemi e applicazioni richiedevano che fosse normalmente inattivo. Ciò ha causato alcuni problemi per i primi utilizzatori, man mano che il controllo del GaN diventava più complesso. Le aziende hanno affrontato questo problema in vari modi, principalmente utilizzando una tecnica a cascata con un driver discreto o integrato nello stesso package. Sebbene queste tecniche offrano una soluzione interessante, presentano alcune limitazioni in termini di costi e dimensioni del package. Innoscience induce la crescita di uno strato positivo di GaN sopra la barriera di AlGaN, formando così un contatto Schottky con lo strato positivo di GaN, con conseguente funzionamento normalmente inattivo in modalità di arricchimento.
La tecnologia InnoGaN di Innoscience offre un altro vantaggio significativo: una RDS(on) molto bassa. L'azienda ha sviluppato una tecnologia di strato di arricchimento di tensione che prevede la deposizione di uno strato specifico dopo la definizione dello stack di gate. La modulazione dello stress indotta dallo strato di arricchimento di tensione genera una maggiore polarizzazione piezoelettrica, che a sua volta aumenta la densità del 2DEG e quindi riduce la resistenza lamellare del 66% rispetto a un dispositivo senza strato di arricchimento di tensione. Grazie a questa innovazione, gli HEMT GaN-on-Si in modalità di arricchimento di Innoscience sono caratterizzati da una resistenza specifica di on-delay molto bassa.
In merito alle prestazioni e alla facilità d'uso, Innoscience ha osservato che il fattore che impediva al GaN di diventare la tecnologia dominante per la commutazione di potenza era il volume. La disponibilità dei dispositivi (o la sua mancanza) solleva preoccupazioni sulla sicurezza dell'approvvigionamento; al contrario, la disponibilità di grandi quantità consente economie di scala e prezzi più bassi. Per questo motivo, Innoscience ha deciso di concentrarsi esclusivamente sulla produzione di wafer da 8 pollici fin dalla sua fondazione, mentre altri produttori offrono processi da 6 pollici e persino da 4 pollici.
Attualmente Innoscience ha una capacità produttiva di 10.000 wafer da 8 pollici al mese, che aumenterà a 14.000 wafer da 8 pollici al mese entro la fine di quest'anno e a 70.000 wafer da 8 pollici al mese entro il 2025. Inoltre, la produttività è molto elevata grazie all'utilizzo da parte di Innoscience di tecnologie di produzione all'avanguardia (collaudate nei dispositivi al silicio) e all'ottimizzazione dei processi di epitassia e lavorazione dei wafer. Essendo un'azienda completamente integrata che controlla tutte le fasi della produzione, dalla progettazione dei dispositivi e dalla lavorazione epitassiale e dei wafer all'analisi dei guasti e dell'affidabilità (ovvero l'intero processo di produzione GaN-on-Si), Innoscience è in grado di garantire un'elevata qualità. Il primo stabilimento di Innoscience (ne esiste un altro operativo) ha già ottenuto la certificazione ISO 9001 e la certificazione IATF 16949:2016 per l'uso automobilistico, e i transistor HEMT GaN di Innoscience soddisfano lo standard JEDEC. Innoscience effettua anche test di affidabilità più avanzati.
In sintesi, Innoscience ha commercializzato dispositivi GaN affidabili e ad alte prestazioni sia per applicazioni a bassa tensione (30-150 V) che ad alta tensione (650 V). A differenza del resto del mercato dei semiconduttori e dell'elettronica in generale, l'azienda non soffre di carenze di approvvigionamento. I suoi prodotti sono facilmente reperibili e i prezzi sono in linea con la domanda di mercato. Restate sintonizzati per l'ondata di applicazioni che stanno per emergere.
AUTORE: Denis Marcon, Direttore Generale Vendite e Marketing per Europa e Stati Uniti, Innoscience
