Le concours vise à encourager l'innovation dans les applications d'électronique de puissance utilisant le GaN d'imec sans souci pour l'intégration monolithique de circuits électroniques de puissance.
Le projet lauréat intitulé « High Tension demi-pont avec pilotes intégrés et circuits de commande – tous en nitrure de gallium » a été soumis par une équipe de chercheurs de la Chaire des circuits analogiques intégrés et des systèmes RF de RWTH – Université d'Aix-la-Chapelle.
Les propositions soumises par l'ESAT-MICAS de la KU Leuven et de l'Université Leibniz de Hanovre se sont classées respectivement deuxième et troisième. Les conceptions gagnantes seront prototypées dans le prochain GaN- 650V d'imec.IC Exécution de plaquettes multi-projets (MPW), commençant fin octobre
L'industrie de l'électronique de puissance recherche de nouvelles approches pour créer des composants plus puissants, plus petits et plus rapides qui augmentent la densité de puissance des appareils.
Pour ce faire, les entreprises pourraient recourir à la technologie GaN, créant ainsi des dispositifs d'alimentation qui présentent une résistance au claquage plus élevée, des vitesses de commutation plus rapides et une résistance à l'allumage plus faible.
En d'autres termes : la technologie GaN permet de surpasser de manière significative les puces de puissance à base de silicium en termes de performances et d'efficacité du système, de spécifications d'espace physique et de coûts d'emballage. Et cela fonctionne à des températures plus élevées.
Cela a suscité l'intérêt d'un large éventail de secteurs industriels - des entreprises automobiles et d'électronique grand public aux fournisseurs de solutions de centres de données.
Les puces d'alimentation à base de GaN d'aujourd'hui ont déjà poussé les fréquences de fonctionnement et l'efficacité des alimentations à découpage (SMPS) à des niveaux records.
Pourtant, ils sont encore principalement disponibles sous forme de composants discrets, alors que la clé pour libérer tout le potentiel de la technologie réside dans la réduction des inductances parasites.
Imec a répondu à ce défi en développant sa technologie GaN-on-SOI, qui permet d'intégrer de manière monolithique des circuits logiques et analogiques avec des composants de puissance sur une même puce. Ainsi, les inductances parasites peuvent être considérablement réduites, ce qui améliore considérablement la vitesse de commutation.
Pour rendre les dispositifs et circuits GaN-on-SOI plus abordables et plus facilement accessibles à ses clients, imec propose une solution de plaquettes multi-projets (MPW) via Europractice.
Dans le modèle MPW, les coûts de masque, de traitement et d'ingénierie sont partagés entre plusieurs conceptions clientes, fournissant généralement des cycles de prototypage de 40 matrices d'échantillon.
C'est la même solution MPW qui a soutenu le concours GaN-IC récemment lancé par imec et EUROPRACTICE, destiné aux équipes universitaires qui n'avaient jamais prototypé la technologie GaN-IC d'imec auparavant.
L'équipe de l'université RWTH d'Aix-la-Chapelle a proposé un circuit basé sur un étage de sortie en demi-pont haute tension, doté de pilotes intégrés et d'un sélecteur de niveau.
Les applications potentielles incluent les convertisseurs abaisseurs non isolés prenant en charge l'électronique automobile dans les systèmes à basse tension pour les véhicules conventionnels ou hybrides, ou les circuits haute tension pour les véhicules entièrement électriques.
Bien que des solutions multipuces combinant des circuits intégrés GaN demi-pont avec des pilotes intégrés et un décalage de niveau soient disponibles auprès d'un nombre limité de fournisseurs, les convertisseurs GaN entièrement intégrés ne le sont pas.
La conception proposée par l'équipe d'Aix-la-Chapelle présente un très haut niveau d'intégration pour tous les GaN-IC, intégrant des circuits d'alimentation et de contrôle, ce qui élimine le besoin de contrôleurs ou de pilotes externes.
La conception proposée par l'équipe de la KU Leuven comprend une alimentation AC/DC directe tout GaN convertisseur IC, ciblant les produits à grand volume tels que les chargeurs et adaptateurs d'appareils mobiles, ainsi que les régulateurs de convertisseur de puissance intégrés pour l'électronique automobile et grand public.
Enfin, la conception de l'Université de Hanovre tire parti des fréquences de commutation plus élevées de la technologie GaN pour améliorer l'efficacité des convertisseurs hors ligne pour les appareils ménagers et l'éclairage dans la plage de puissance de 200 W, qui représente 60 % de la consommation électrique résidentielle de l'UE, aidant pour réduire la consommation d'énergie.