Le nitrure de gallium (GaN) est désormais largement utilisé dans diverses applications, notamment dans les chargeurs et les adaptateurs pour téléphones mobiles, où il offre des avantages en matière d'efficacité et de densité de puissance, ainsi que dans d'autres secteurs tels que l'automobile, les centres de données, les pilotes de LED, les énergies renouvelables, les combinés audio et téléphoniques grand public par exemple. Les ingénieurs ont réalisé que les performances de commutation supérieures du GaN conviennent à d'innombrables applications, et ils ont de plus en plus confiance dans la capacité de fournisseurs comme Innoscience à fournir une technologie éprouvée, des processus robustes et qualifiés, sans parler d'une capacité massive.
Innoscience est la plus grande entreprise manufacturière au monde entièrement axée sur la technologie GaN-sur-Si de 8 pouces. Dès le début, la direction d'Innoscience a compris que pour que la technologie GaN devienne omniprésente sur de nombreux marchés, les performances et la fiabilité, bien que des considérations vitales, n'étaient qu'un point de départ. Avant que le GaN puisse être largement adopté, les clients auraient trois demandes clés supplémentaires.
La première est que les appareils utilisant la technologie GaN doivent être abordables, car l’industrie n’est pas disposée à payer un prix élevé. Deuxièmement, une grande capacité de fabrication est nécessaire pour livrer de gros volumes et absorber les fluctuations de la demande. Et troisièmement, les clients exigent une sécurité d’approvisionnement, leur permettant de développer leurs produits et systèmes à l’aide des nouveaux dispositifs GaN en sachant qu’il n’y aura pas d’arrêts de production ni de pénuries.
Les dirigeants d'Innoscience ont compris que ce n'est qu'en se concentrant sur la technologie GaN-sur-Si de 8 pouces, en augmentant considérablement la fabrication des dispositifs GaN-sur-Si et en contrôlant ses propres usines de production, qu'il serait possible de répondre aux exigences de l'industrie électronique (à savoir : prix, volume et sécurité d'approvisionnement).

Technologie innovante
Examinons la technologie qu'Innoscience a développée en collaboration avec ses partenaires internationaux de confiance. Les ingénieurs en semi-conducteurs de puissance exigent des dispositifs qui présentent un fonctionnement normalement désactivé, c'est-à-dire aucune conduction de courant lorsque la grille du transistor est réglée à 0 V. Étant donné que la forme naturelle des HEMT (transistors à haute mobilité électronique) GaN est normalement active (ce que l'on appelle le mode d'épuisement ou de depletion), des pilotes spéciaux doivent être placés dans des solutions de boîtier cascode pour réaliser un fonctionnement normalement désactivé.
Cependant, les GaN HEMT d’Innoscience sont des dispositifs intrinsèquement normalement désactivés (mode d’enrichissement). Le fonctionnement normalement désactivé est réalisé en développant une couche de p-GaN au-dessus de la barrière AlGaN, formant un contact Schottky avec la couche de p-GaN. Cela augmente le potentiel dans le canal à l'équilibre, ce qui entraîne un fonctionnement normalement désactivé/en mode électronique.

RDS spécifique faible (activé)
Un paramètre clé pour définir les performances de l'appareil est le RDS(on) spécifique, la résistance à l'état passant par unité de surface. Plus le RDS(on) spécifique est faible, plus un appareil peut être petit, ce qui permet d'avoir plus d'appareils par tranche et de réduire le coût de l'appareil. Innoscience a développé une technologie exclusive de couche d'amélioration de la déformation, qui consiste au dépôt d'une couche spécifique après la définition de l'empilement de grilles. La modulation de contrainte créée par la couche d'amélioration de la déformation induit des polarisations piézoélectriques supplémentaires, ce qui entraîne une augmentation de la densité 2DEG, réduisant ainsi la résistance de la feuille de 66 %. Étant donné que la couche d'amélioration de la contrainte est déposée après la formation de la grille, elle n'affecte que la résistance dans la région d'accès et n'a pas d'impact sur les autres paramètres du dispositif tels que le seuil et les fuites, etc.   Par conséquent, les HEMT GaN-on-Si en mode-e d'Innoscience présentent une très faible résistance spécifique à l'état passant. Parce qu'Innoscience a optimisé à la fois l'épitaxie et la technologie des processus de dispositif, le RDS(on) (dynamique) n'augmente pas sur toute la plage de température et de tension, ce qui le prédestine aux applications de commutation de puissance.   
Aujourd'hui, Innoscience peut produire plus de 10 000 tranches GaN-sur-Si de 8 pouces chaque mois ; ce chiffre devrait augmenter jusqu'à 70 000 plaquettes par mois d'ici 2025. La première usine d'Innoscience est déjà qualifiée selon la norme ISO9001 et la certification IATF 16949:2016 pour une utilisation automobile, et les HEMT GaN sont qualifiés selon la norme JEDEC et Innoscience réalise plus d'avancées tests de fiabilité pour tester leurs appareils. 

Conclusion
Unique pour une entreprise GaN, Innoscience propose des dispositifs qui couvrent la plage basse (30-150 V) et haute tension (650 V). Les GaN HEMT (InnoGaN) d'Innoscience sont disponibles à partir de 30-150 V dans des boîtiers à l'échelle de puce (csp) mesurant 2 x 2 mm à 2,2 x 3,2 mm avec RDS(on) jusqu'à 5,5 mΩ (typ). Les 650 V à l'échelle DFN et wafer présentent des niveaux RDS(on) aussi bas que 106 mΩ (typ). Les HEMT GaN d'Innoscience sont utilisés dans les chargeurs USB-PD jusqu'à 120 W et dans les convertisseurs LLC. Ils se trouvent à l’intérieur des racks d’alimentation électrique des centres de données. En combinant une technologie de classe mondiale, une technologie de traitement de pointe et la plus grande capacité GaN-sur-Si de 8 pouces au monde, Innoscience répond à la fois aux défis techniques et commerciaux, permettant aux concepteurs travaillant dans tous les secteurs du marché de bénéficier pour le des avantages de performance prouvés sans pénalité de coût. 

Auteur : Denis Marcon - Directeur Général Ventes et Marketing Europe et USA Innoscience 

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