Infineon wil GaN-producten zoals laders goedkoper maken met 300mm-wafers

Infineon heeft 300mm-wafers getest voor de productie van producten met halfgeleiders van galliumnitride. De productie vindt nu plaats met 200mm-wafers. Omdat de 300mm-wafers de kosten van productie omlaag brengen, kunnen producten als laders goedkoper worden.

300mm-wafer Infineon voor GaN

Omdat Infineon siliciumhalfgeleiders ook met 300mm-wafers maakt, kan het bedrijf nu de apparatuur daarvoor gaan inzetten om GaN-halfgeleiders te maken. Uit een 300mm-wafer kan Infineon 2,3 keer zoveel chips halen als een 200mm-wafer, claimt het bedrijf.

GaN-chips zitten in allerlei producten en zijn tot nu toe het bekendste van laders voor onder meer smartphones en laptops. De GaN-laders zijn nu nog duurder, maar wel een stuk kleiner. Wanneer de uit 300mm-wafers gemaakte GaN-chips in producten zullen gaan belanden, is vooralsnog onbekend.

Reacties (27)

[Helium-3]

Goed om te benoemen voor wie het niet weet: Gallium-Nitride (GaN) is niet alleen maar beter dan Silicon (Si) omdat het kleinere componenten mogelijk maakt, maar ook vanwege waarom het kleinere componenten mogelijk maakt.

Dat is namelijk omdat het, vanwege een hogere 'band-gap' (scheikundige term, iets met electronenschillen) veel hogere voltages aankan én sneller kan switchen. Een hoger voltage betekent een lager amperage voor eenzelfde vermogen - en een lager amperage voor een bepaald vermogen betekent meestal dat er minder energie verloren gaat in de vorm van warmte.

Dus niet alleen zijn onderdelen met GaN chips kleiner, maar ze zijn ook efficiënter en dus duurzamer op de lange termijn! Het goedkoper maken van GaN ten opzichte van Si kan dus ook grote voordelen hebben op het gebied van energiegebruik en duurzaamheid. Nou zal het niet de energiebehoefte van de wereld halveren, maar op globale schaal is elke procent besparing heel mooi meegenomen

[Reactie gewijzigd door Helium-3 op 11 september 2024 22:20]

[bastiaan_]

Ten eerste: voltage spanning en amperage stroomsterkte.

Dan inhoudelijk, als iemand die een wo-master EE heeft en afgestudeerd is op het gebruik van GaN eHEMT's:

De hoge band-gap op zich resulteert er vooral in dat GaN tot hogere temperatuur kan werken (dan zeg Si).
De maximum werkspanning van GaN is voornamelijk juist lager dan bijvoorbeeld de veelgebruikte SiC MOSFET.

Echter is de opbouw en werking van een GaN HEMT totaal anders dan een (MOS)FET. In een HEMT vormt een zogenaamde 2DEG, een "two dimensional electron gas", op de grens tussen twee verschillende materialen met een verschillende band-gap (een "heterojunction", bijv GaN met AlGaN). Deze structuur resulteert in veel hogere elektronenmobiliteit (het is tenslotte een high electron mobility transistor (HEMT)) waardoor de maximum werkbare schakelsnelheid van een GaN HEMT hoger ligt dan een Si of SiC MOSFET. Dit vat een heel vakgebied in drie zinnen samen, maar het is een ontzettend high-level samenvatting.

De winst in efficiëntie van GaN in een converter komt veelal dus niet door een hogere spanning, maar door een hogere schakelfrequentie. Spoelen kunnen kleiner, je hebt minder capaciteit nodig, dus je vermogensdichtheid stijgt. Denk aan GaN-laders van 60 W in het formaat van een 'ouderwets' 12 W blokje.

Er is nog veel onbekend over de levensduur op lange termijn van GaN, aangezien onderzoek naar o.a. breakdown in GaN nog gaande is. Een kortsluiting stoppen in een GaN HEMT is ook een totaal ander principe dan in een MOSFET.

GaN is niet "beter" dan SiC. Dat is alsof je zegt dat een fiets beter is dan een kano. Het zijn twee verschillende technieken. Vooral in bijvoorbeeld RF, telecom en fotonica vindt GaN z'n plek. 100 kW converters om een auto te laden? Da's voor nu het domein van SiC.

[Reactie gewijzigd door bastiaan_ op 13 september 2024 17:45]

[Helium-3]

Dank voor je aanvulling!

[Sissors]

De hogere spanningen zijn op zichzelf niet heel relevant. Immers je kent je ingangsspanning bij een lader (230V), en je kent je uitgangsspanning (tot uit mijn hoofd 48V bij USB-PD). Het is niet ineens dat we een lader voor je telefoon op 500V gaan laten werken.

Het is wel zo dat ze simpelweg bij dezelfde spanningsbereik wat ze aan kunnen, ze sneller kunnen schakelen met dezelfde aansturing en ze minder verliezen hebben. Dat zorgt ervoor dat er kleinere spoelen gebruikt kunnen worden en kleinere koelblokken, en dat scheelt ruimte.

Voor waar echt hogere spanningen nodig zijn, zoals in elektrische voertuigen, wordt de voorkeur gegevens aan SiC (Silicium Carbide).

[cmpxchg]

De hogere spanning en hogere schakelsnelheid betekend dat er kleiner volume (cm^3) aan inductors gebruikt kunnen worden. Met als gevolg een hogere power-density, aantal (kilo)watts per kubieke centimeter. Ook mag GaN mag ook warmer worden, als is dat voor consumentenelectronica niet altijd een voordeel.

[knirfie244]

Sorry, maar ook GaN beter te noemen dan Si is onzin. Het is beter in bepaalde dingen, en vele maken slechter in andere. Net als dat andere semiconductors zoals GaAs hun eigen sterktes hebben.

Voor consumenten (voedingen) is Gaan vooral interessant vanwege de snelle schakeltijd en hoge electron mobiliteit. Voedingen zijn vooral compacter omdat de chips efficiënter zijn en bestand zijn tegen hogere temperaturen.

De hogere spanning heeft de consument doorgaans niets aan, 230V is 230V. Maar die spanning is wel interessant in toepassingen zoals radar en radio versterkers, en eventueel in elektrische autos.

[Reactie gewijzigd door knirfie244 op 12 september 2024 08:01]

[bapemania]

Waar is GaN allemaal vele malen slechter in dan. Helium-3 heeft een mooie onderbouwde reactie met veel voorbeelden en uitleg, dat mis ik een beetje in jouw stelling.

[knirfie244]

Hoge transistor dichtheid, lage kostprijs (zoals voor CPU's, GPU's, geheugen, flash, FPGA's, etc), dan is CMOS vele malen beter.
Wil je extreem hoge frequenties en of hele goede signaal/ruis verhouding: dan kies je voor GaAs.

En zo zijn er nog diverse andere semiconductor materialen met allen hun eigen sterktes en zwaktes.

Gaan is vooral goed voor hoge spanningen en midden-hoge frequenties (versterkers voor RF antennes, auto laders) en hoge powerdensity (ac/dc voedingen), dat laatste komt vooral doordat het iets efficiënter is, en bestand is tegen veel hogere temperaturen dan bijvoorbeeld CMOS.

Correct was dus geweest als Helium-3 had gezegd: Gallium-Nitride (GaN) is beter dan Silicon (Si) voor AC/DC voedingen.

[Reactie gewijzigd door knirfie244 op 14 september 2024 14:49]

[Hatsieflatsie]

Niet zo heel lang geleden betaalde je 80 euro voor een adapter voor de monitor. En 70 euro voor een laptop oplader.

Nu zocht ik een oplader van 45 watt voor m'n laptop. De goedkoopste GaN-lader van 45 watt dat ik kon vinden was met een dikte van 4 cm en lengte van 6 cm. Totaal 16 euro. Wel van de Chinees, maar dan nog.

GaN laders van 100 watt met alleen USB-C kabel zijn er ook aanwezig. Als er 2,3 keer meer zoveel geproduceerd kan worden, dan is dat veelbelovend.

Voor 10 euro een USB-C oplader voor je laptop, of monitor en misschien ook wel voor je NUC/PC? Ik teken ervoor.

[Reactie gewijzigd door Hatsieflatsie op 11 september 2024 22:14]

[Madshark]

De goedkoopste GaN-lader van 45 watt dat ik kon vinden was met een dikte van 4 cm en lengte van 6 cm. Totaal 16 euro. Wel van de Chinees, maar dan nog.

Ik zou ze toch even heel kritisch bekijken voordat je ze gaat inzetten.
Als Chinese verkopers ergens goed in zijn, is het wel liegen over hun producten.
Niet al te lang geleden als experiment zo'n '50 watt GaN' lader gekocht voor net geen 2 tientjes bij AliExpress.
Bleek uiteindelijk gewoon een ultra goedkope 10watt lader te zijn met andere stickers. Geen GaN componenten te vinden, lader begon naast dat hij begon te ruiken naar gesmolten plastic ook vreselijk hoge pieptonen te genereren als er meer dan 10watt uit dat ding getrokken werdt.

Chinese laders kunnen ook goed zijn, maar voor de veiligheid zou ik me beperken tot de wat bekendere merken (Ugreen, Anker, Bassieus, etc) die zeker een kwalitatief goed product kunnen maken. En bij voorkeur bij een webshop in EU zodat ze iig voldaan moeten hebben aan veiligheidseisen die hier gelden.

[kaas-schaaf]

bij een webshop in EU zodat ze iig voldaan moeten hebben aan veiligheidseisen die hier gelden

De hoeveelheid resell van alibaba-troep-met-"CE"-sticker er op is helaas ook in de middelmatige webshops neergeslagen. Net als het verkoop met specs als "100000 lumen" zaklampen en 10Ah 18650 cellen.

[Opa]

C E (Comité Européenne) versus CE (China Export). Blijkbaar is het niet verboden, maar het is overduidelijk opgezet met als enig doel het misleiden van hele bevolkingsgroepen.

[Hatsieflatsie]

https://www.devos-ergo.nl/wat-is-het-ce-keurmerk/ zie hoe de Chinezen zelf het keurmerk kopiëren. Dit is niet gepast en niet normaal. Dat is bewust misleiden van de consument. Wat mij betreft, is China een duidelijk gevaar voor de wereld daar ze gespeend zijn van een moreel kompas.

[Madshark]

Klopt helemaal. Echter mag je er nog steeds vanuit gaan dat het product wat je koopt in een Nederlandse webshop voldoet aan eisen die in Nederland en/of EU zijn vastgelegd.
Als je naderhand schade oploopt door een ondeugdelijk product wat niet aan de norm heeft voldaan, kun je de webshop hierop aansprakelijk stellen. Dat werkt juridisch een stuk makkelijker dan dat je dit probeert te verhalen op xjinowmehaurhr_store#532 op AliExpress.

[Acrobat]

Tronic 45W USB C voor 7,99 euro laatst in de Lidl shop. Twee besteld maar helaas nu niet meer leverbaar. (Ik gebruik USB opladers in verschillende amperages voor elektronicaprojectjes als goedkope en kleine DC voedingen. Met PD trigger boardje; 5V, 9V, 12V, 20V instelbaar.)

Action 65W GaN voor 14,95 incl. 5A laadkabel.

China ‘direct’ zou ook ik nooit doen. Natuurlijk komt ‘t allemaal uit China. Ook mijn voorbeelden maar dan wel volgens specificaties die aan onze westerse eisen voldoen.

[Erasmo]

Ikea heeft een 45W lader met twee poorten voor €12,99

[Hatsieflatsie]

Dat klopt niet. Die 45W betreft het gecombineerd vermogen. Bij Ikea is dat het eerste poort 22.5W levert, andere poort 22.5 watt.

Het was voor mij lang zoeken naar een GaN-lader waarvan 1 poort 45W kon leveren. Daardoor kwam ik bij de Chinese webshops uit, want in Europa kosten ze algauw 50 euro.

[Reactie gewijzigd door Hatsieflatsie op 11 september 2024 22:47]

[TheScythed]

Dat klopt alleen niet, indien je maar 1 poort gebruikt kan deze gewoon 45W leveren.
Pagina 3.

[guysp]

Is dit ook een GaN lader? Kan het niet zo snel terugvinden op te productpagina. Ziet er wel uit als een goeie optie voor gemakkelijk twee apparaten op te laden tegelijk, of eentje extra snel!

[Erasmo]

Weet het niet 100% zeker maar gezien de afmetingen waarschijnlijk wel.

[terradrone]

Het is niet zo'n heel goed idee om apparatuur welke direct op het lichtnet aangesloten is van merkloze chinese makelij te kopen. Die dingen zijn niet voor niets "het goedkoopste". Er is een reden dat merkvoedingen een stuk kostbaarder zijn. Dat zin hem oa in certificering, testen, een fatsoenlijk doordacht design waarbij rekening is gehouden met veiligheidseisen etc. Best kans dat die goedkope voeding van je in europa nieteens verkocht mág worden.

Ik zou zelf niet rustig slapen met zulke elektronica in huis. Voor je het weet heb je een huisbrand te pakken. Ik heb genoeg merkloze chinese apparatuur inwendig kunnen bekijken en met grote regelmaat schrik ik me rot over hoe men daar over veiligheid denkt. Er zijn ook genoeg yt kanalen die dit laten zien.

Kortom: doe het jezelf niet aan en koop merk producten. Tenminste als het gaat om 230vac apparatuur. Het is het risico gewoon niet waard.

[Frankster]

Helemaal eens! Na wat ervaringen van vrienden met goedkope usb laders (brandje, meerdere gesmolten laders) komt er bij mij helemaal geen goedkope laders of kabels meer in!

[Resistor]

In België staat nog wel wat apparatuur te koop...

nieuws: Belgische chipmaker BelGaN vindt geen geschikte koper en sluit zijn d...

[uiltje]

Ik denk juist dat die sloot omdat ze de concurrentie met o.a. Infineon niet aan kunnen. Wel zonde overigens. Maar dat geld voor zo'n beetje elke sluiting.

[amusedly]

Tot mijn verbazing zijn de verliezen best hoog bij een traditionele silicium aandrijving voor electrische motoren. Electrische voertuigen, met name auto's, maar ook drones, fietsen, robots in warenhuizen, schepen e.t.c. kunnen veel profiteren van GaN denk ik.

Op internet spreekt men over 10 tot 15% verlies met traditionele aandrijving van motoren met silicium. Bij vliegende objecten betekend dat ook dat er meer massa nodig is voor koelsystemen (in auto's ook, maar massa is minder een probleem).

Het is mooi dat we nu al goede energiedichtheid hebben met silicium, maar vanwege de relatief lage efficientie ben je veel van je volume/massa kwijt aan koeling.

PS Op zich wel jammer dat we straks een wereld hebben waar power transistors wellicht allemaal GaN zijn, en logic allemaal via silicium gaat. Momenteel is het best gaaf dat we dezelfde soort transistor (silicium MOSFET) kunnen gebruiken voor alles van radio, motoraandrijving, alle vormen logica (communicatie, cpu, gpu, microcontroller) etc.

[Reactie gewijzigd door amusedly op 12 september 2024 07:46]

[berchtold]

20 of 200?

[AverageNL]

Fixed