E2COGaN
Projekt erforscht energieeffiziente Leistungselektronik
Partner aus Industrie und Forschung schaffen im Projekt »Energieeffiziente Umrichter auf Basis von Galliumnitrid-Halbleitern (E2COGaN)« die Grundlagen für die energieeffiziente und preiswerte Leistungselektronik von morgen.
Die Wandlung von Spannung und Strom in Leistungselektronikmodulen aus Silizium verursacht erhebliche Verluste, etwa beim Speichern von Solarstrom in Speicherbatterien oder beim Laden von Elektroautos. Galliumnitrid verspricht, diese Verluste deutlich zu verringern und die Schaltfrequenzen zu erhöhen, was kompaktere Bauformen der Bauelemente erlauben würde.
Sieben Partner aus Industrie und Forschung haben sich im Verbundprojekt »Energieeffiziente Umrichter auf Basis von Galliumnitrid-Halbleitern (E2COGaN)« zusammengeschlossen, um Leistungselektronik auf Basis von Galliumnitrid (GaN) herstellen zu können. Dazu wollen sie die Materialeigenschaften von auf günstigen Siliziumwafern gewachsenen GaN-Schichten verbessern und deren Einsatz in Leistungsmodulen ermöglichen. Zunächst geht es darum, mit begleitenden Messungen und Simulationen einen robusten Herstellungsprozess für Galliumnitrid auf Silizium zu entwickeln, das die Basis für Bauelemente und Leistungsmodule ist. An Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben und in der Photovoltaik soll die Anwendung exemplarisch demonstriert werden.
Das Verbundprojekt ist Teil der europäischen Technologieinitiative ENIAC, an der sich 24 Partner aus 10 europäischen Ländern beteiligen. Unter Leitung von ON Semiconductors Belgium BVBA sind die deutschen Partner in den Verbund ENIAC eingebunden. Diese Zusammenarbeit soll die weltweit führende Position Europas stärken und einen Wettbewerbsvorteil gegenüber der Konkurrenz auf dem Weltmarkt ermöglichen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt die Arbeit der Projektpartner im Rahmen des Förderprogramms »IKT 2020 – Forschung für Innovationen« über drei Jahre mit 3,6 Millionen Euro.
Die deutschen Partner sind entlang der Wertschöpfungskette aufgestellt. So fertigt die Azzurro Semiconductors AG in Dresden auf Siliziumwafern sehr dicke und hochqualitative GaN-Schichten, die mit vorhandenen Fertigungslinien weiterverarbeitet werden können. Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB charakterisiert die Halbleitermaterialien, das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS arbeitet an hochtemperaturfesten Ansteuerungen für die Leistungselektronik und das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM entwickelt Technologien für das Wafer-Level-Packaging und die Modulintegration.
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