ROHM erweitert Produktion von GaN-Leistungsbauelementen

Leistungshalbleiter auf Basis von Galliumnitrid (GaN) gewinnen in Hochfrequenz- und Hochspannungsanwendungen an Bedeutung, in denen Wirkungsgrad und Leistungsdichte entscheidend sind. Um der steigenden Nachfrage in KI-Servern und Elektrofahrzeugen zu begegnen, integriert ROHM Co., Ltd. seine GaN-Bauelemententwicklung und -fertigung mit lizenzierter Prozesstechnologie von TSMC und baut damit ein konsolidiertes Produktionssystem innerhalb der Unternehmensgruppe auf.

GaN in hochverdichteten Leistungsarchitekturen
GaN-Leistungsbauelemente zeichnen sich durch hohe Elektronenmobilität und eine große Bandlücke aus. Dadurch ermöglichen sie höhere Schaltfrequenzen und geringere Schaltverluste im Vergleich zu konventionellen siliziumbasierten Bauelementen. Diese Eigenschaften unterstützen kleinere magnetische Komponenten, geringere Anforderungen an das Thermomanagement und eine insgesamt höhere Leistungsdichte.

Während GaN bereits in Verbraucherprodukten wie AC-Adaptern eingesetzt wird, erweitert sich die Nutzung zunehmend auf Hochvoltsysteme. Zielanwendungen sind unter anderem Netzteile für KI-Server sowie On-Board-Ladegeräte für Elektrofahrzeuge. Verbesserte Wandlungseffizienz wirkt sich direkt auf den Energieverbrauch des Systems und auf thermische Auslegungsgrenzen aus. Mit dem Ausbau von KI-Infrastrukturen steigt der Bedarf an kompakten, hocheffizienten Leistungsstufen weiter an.

Von der Partnerschaft zur integrierten Fertigung
ROHM begann frühzeitig mit der Entwicklung von GaN-Bauelementen und etablierte im März 2022 die Massenproduktion von 150V-GaN-Produkten bei ROHM Hamamatsu. Für den mittleren Leistungsbereich und höhere Spannungen kombinierte das Unternehmen interne Entwicklung mit externer Fertigungskooperation.

Seit 2023 nutzt ROHM einen 650V-GaN-Prozess von TSMC. Im Dezember 2024 gingen beide Unternehmen eine Partnerschaft im Bereich Automotive-GaN ein und erweiterten damit die Zusammenarbeit im EV-Segment.

Im Rahmen eines neu abgeschlossenen Lizenzvertrags wird die GaN-Prozesstechnologie von TSMC an ROHM Hamamatsu übertragen. Ziel ist es, bis 2027 ein durchgängiges Produktionssystem innerhalb der ROHM-Gruppe aufzubauen. Diese Struktur soll die Lieferfähigkeit stärken, indem Waferprozessierung, Bauelementefertigung und interne Produktionskoordination integriert werden.

Nach Abschluss des Technologietransfers wird die Automotive-GaN-Partnerschaft zwischen ROHM und TSMC beendet. Die technische Zusammenarbeit zur Steigerung der Effizienz und Miniaturisierung von Stromversorgungssystemen soll jedoch fortgesetzt werden.

EcoGaN im kommerziellen Einsatz
ROHM vermarktet sein GaN-Portfolio unter der Marke EcoGaN™. Die Bauelemente sind darauf ausgelegt, den anwendungsbezogenen Stromverbrauch zu senken, kleinere Peripheriekomponenten zu ermöglichen und Schaltungstopologien durch Hochfrequenzbetrieb zu vereinfachen.

EcoGaN™-Produkte wurden bereits in Verbraucher- und Industrieanwendungen eingesetzt. 2023 integrierte Innergie den 45W-AC-Adapter „C4 Duo“ (eine Marke von Delta Electronics, Inc.) mit EcoGaN™-Bauelementen. 2024 setzte Murata Power Solutions, Teil der Murata Manufacturing Group, die Technologie in Stromversorgungen für KI-Server ein.

Durch die Kombination lizenzierter GaN-Prozesstechnologie mit eigener Fertigung strukturiert ROHM seine Lieferkette neu, um die wachsende Nachfrage nach hocheffizienten Stromwandlungssystemen in Rechenzentren und automobilen Anwendungen zu bedienen.

www.rohm.com