Leistungselektronik im Niedervolt­bereich

Vertikaler GaN-Transistor
© Fraunhofer IAF

Vergleich von konventionellen lateralen GaN-Transistoren (links) und den vertikalen GaN-Transistoren (rechts), die im Projekt »VERTIGO« auf GaN und Si Substraten entwickelt werden.

Der steigende weltweite Bedarf an moderner Informationstechnologie und Mobilität erfordert dringend einen effizienteren Umgang mit den benötigten Energieressourcen. Aktuell steigen die Betriebskosten von Rechenzentren drastisch aufgrund der immens wachsenden Nutzung von sogenannten »Cloud-Servern« für BigData- und Industrie 4.0-Anwendungen. Im Falle der Automobilindustrie erhöht sich die Zahl an Assistenzsystemen, die Anforderungen an die Baugröße, Leistungsdichte und Kosten stetig. Die Einfüh­rung eines 48 V-Bordnetzes gilt bei dieser Entwicklung als eine Schlüssel­techno­logie.
Ziel des Projektes »VERTIGO« ist daher die Entwicklung völlig neuer, massenmarkttauglicher und hocheffizienter vertikaler Bauelemente für Spannungswandler im Niedervolt­bereich. Damit sollen die Verluste bei der Spannungs­wandlung um über 50% reduziert werden. Dieses Ziel soll durch neue Ansätze im Halbleitermaterial, der Bauelement­technologie und bei der Integration im Packaging erreicht werden.

Projekttitel VERTIGO − Vertikale GaN-Transistoren für effiziente Leistungselektronik im Niederspannungsbereich
Laufzeit 2017 − 2020
Fördermittelgeber Fraunhofer / Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland
Kooperationspartner
  • Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT
  • Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB
  • Fraunhofer-Technologiezentrum Halbleitermaterialien THM
Projektleiter Dr. Patrick Waltereit
Ziele
  • Massentaugliche, hocheffiziente Leistungselektronik im Niedervoltbereich bis 200 V
  • Entwicklung verti­ka­ler GaN-auf-Si-Transistoren
  • Steigerung der Effizienz durch deut­lich niedrigere Verluste
  • Kompakte, günstige 8-Zoll Fertigung in CMOS-Linie