Mehr Energieeffizienz mit Galliumnitrid

© Foto Katholieke Universiteit Leuven

GaNonCMOS EU-Projekt-Kick-Off

Aufgrund des Aufstiegs einiger Milliarden bislang von Armut betroffener Menschen in die Mittelschicht und der steigenden globalen Wirtschaftsleistung soll der Gesamtenergieverbrauch im Laufe der nächsten 15 Jahre um 25 – 35 % ansteigen. Dann werden zum Beispiel Rechenzentren durch die explosionsartige Ausbreitung digitaler Inhalte wie etwa E-Commerce, soziale Medien und Big Data zu einem der am schnellsten wachsenden Verbraucher von Elektrizität in den Industrieländern. Energieeffizienz ist einer der wichtigsten Bestandteile einer jeden Strategie zur Bereitstellung bezahlbarer und verlässlicher Energiesysteme. Leistungselektronik ist die Schlüsseltechnologie zur Steuerung des elektrischen Energieflusses zwischen der Quelle und der Verbrauchslast der unterschiedlichsten Anwendungen – und dieser variiert von Gigawatts in Energieübertragungsleitungen bis hin zu Milliwatts in Mobiltelefonen. Halbleiter mit breitem Bandabstand wie etwa Galliumnitrid (GaN) machen sich ihre Fähigkeit zunutze, dass sie bei höheren Spannungen, Temperaturen und Schalthäufigkeiten eine größere Leistungsfähigkeit aufweisen als Silizium und somit auch eine größere Energieeffizienz ermöglichen. Daher ist die Entwicklung neuer, kostengünstiger und verlässlicher GaN-basierter Werkstoffe, Prozesse und Systeme notwendig, um bei zahlreichen energieaufwendigen Anwendungen eine deutliche Senkung des Energieverbrauchs zu ermöglichen.

Vor diesem Hintergrund wurde am 1. Januar 2017 das über Horizont 2020 geförderte EU-Projekt GaNonCMOS mit einer Laufzeit von vier Jahren gestartet. Ziel des Projekts ist es, die Werkstoffe, Bauelemente und Systeme mit GaN-Leistungselektronik weiter voranzutreiben, indem die Werkstoffe mit derzeit höchstem Integrationsgrad zur Verfügung gestellt werden. Diese Entwicklung wird eine neue Generation hochintegrierter Leistungselektronik hervorbringen und den Weg für preiswerte und hochzuverlässige Systeme für energieaufwändige Anwendungen bereiten. Umgesetzt werden soll dies durch eine enge Integration von GaN-Leistungsschaltern mit CMOS-Treibern (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) unter Anwendung unterschiedlicher Integrationsschemata von der Paketebene bis hin zur Chipebene, einschließlich Waferbonden von GaN-auf-Si-Wafern (111) mit CMOS-auf-Si-Wafern (100).

Das GaNonCMOS-Konsortium besteht aus elf anerkannten Hauptakteuren aus den Bereichen Werkstoffe, Aufbereitung, Komponente und Systeme für Leistungselektronik: Epigan, IBM, AT & S, IHP Leibnitz, University College Cork, Recom, PNO, NXP, X-FAB und Fraunhofer IAF. GaNonCMOS wird von Prof. Jean-Pierre Locquet von der Katholieke Universiteit Leuven (KUL) koordiniert. Der Kick-Off des GaNonCMOS-Projekts fand am 24. Januar 2017 in der belgischen Hauptstadt Brüssel statt. Im Rahmen dieser Sitzung besprachen die Kooperationspartner den technischen Inhalt, die Aufgaben für die nächsten sechs Monate sowie administrative und finanzielle Fragen.

Das Projekt wird im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung 721107 von dem EU-Programm für Forschung und Innovation Horizont 2020 gefördert.