SloGaN: GaN-vermogenselektonica optimaliseren op systeemniveau

Vermogenselektronica op basis van galliumnitride (GaN) zijn uiterst efficiënt. Bovendien zijn ze lichter en robuuster dan andere technologieën. Maar heel wat uitdagingen – denk maar aan de koeling – verhinderen een doorbraak van de technologie. Met behulp van imec/EnergyVille's GaN-platform, gaat het SloGaN-project op zoek naar een betere integratie van GaN-circuits, behuizing en onderdelen, om de technologie efficiënter in te zetten. Daarvoor zet het project in op verhoogde integratie,- een betere verpakking en geoptimaliseerde onderdelen (zoals de aansturing van de GaN-circuits). De componenten zullen gevalideerd worden met behulp van enkele GaN-gebaseerde demonstratoren voor verschillende mogelijke toepassingen. 

Om vermogenselektronica te ontwikkelen, optimaliseert men gewoonlijk achtereenvolgens de componenten, circuits en systemen. Die aanpak houdt echter geen rekening met de interactie tussen de elementen, waardoor de elektronica uiteindelijk slecht presteert. Door op GaN-gebaseerde componenten, behuizing, drivers en circuits in één beweging te ontwikkelen, verwerft men concrete inzichten in de prestaties, efficiëntie en haalbare dimensies bij een overstap van SiC-gebaseerde naar GaN-gebaseerde vermogenselektonica. 

Onderzoekers van imec/EnergyVille en de KU Leuven slaan de handen in elkaar met industriepartners met expertise in software, drivers en circuits. Samen ontwerpen ze innovatieve end-to-end GaN-oplossingen voor een reeks referentiecircuits. Het consortium maakt gebruik van imec/EnergyVille's GaN-platform om vermogensschakelaars te ontwerpen voor specifieke toepassingen. Op die manier maakt het platform deze state-of-the-art-innovatie mee mogelijk. 

De vijf belangrijkste doelstellingen van het consortium zijn:

• een geactualiseerde roadmap van componenten ontwikkelen voor GaN-geïntegreerde circuitonderdelen;
• een verliesarme driverset ontwikkelen voor op GaN gebaseerde vermogenscomponenten;
• betere modellen ontwerpen voor de integratie, betrouwbaarheid en thermische prestatie van componenten;
• een assemblagetechniek voor circuits demonstreren voor GaN-vermogenfases met een grotere thermische belastbaarheid, betrouwbaarheid en performantie;
• deze innovaties valideren in twee representatieve circuits voor meerdere applicaties.

Met dit project zal het SloGaN-consortium ongetwijfeld een grote invloed uitoefenen op de steeds belangrijker wordende markt van GaN-gebaseerde vermogenhalfgeleiders – die naar schatting over vijf jaar de $300 miljoen zal overstijgen. De resultaten van het project zullen op hun beurt bijdragen tot de verdere ontwikkeling van de technologie, en samenwerking stimuleren tussen de partners van het consortium en vooraanstaande technologiebedrijven.