47 ELECTRÓNICA DE POTENCIA Figura 2: Innoscience ha reducido la fuga de puerta a menos de 3µA. LIDAR o para reducir el tamaño y el peso del cargador incorporado. En general, el GaN se puede utilizar en cualquier sistema de conversión de potencia para disminuir el tamaño, aumentar el rendimiento, incrementar la eficiencia y reducir el coste. RAZONES CONVINCENTES PARA PASAR AL GAN El mercado actual del GaN es muy próspero. Se han solucionado la mayoría de los aspectos que provocaban preocupación, y los principales factores que aún obstaculizan la adopción generalizada del GaN son el precio y la disponibilidad en grandes cantidades. También existen dudas acerca de las alternativas de suministro. Para ilustrar todo esto pensemos en el mercado de teléfonos móviles. Cada año se venden más de 1.000 millones de unidades, por lo que los suministradores sueñan con incluir el GaN en el diseño del terminal. Para conseguirlo deben ocurrir cuatro cosas: • Debe haber una ventaja convincente. • La especificación del dispositivo, en concreto la característica de fuga de puerta, debe ser adecuada. El silicio tiene una puerta de aislamiento y por tanto proporciona un nivel muy bajo de fugas que debe ser replicado por el GaN. • El precio debe ser competitivo. • Los dispositivos deben estar disponibles en grandes cantidades, no solo para suministrar los miles de millones de unidades vendidas cada año, sino que también aumente con rapidez para adaptarse al plazo de seis a nueve meses que suele transcurrir entre la presentación de nuevos modelos. Para abordar todos estos puntos, Innoscience se ha convertido en la primera compañía en presentar el GaN bidireccional (VGaN™). La unidad de protección frente a sobretensión en un sistema de gestión de batería requiere dos MOSFET de silicio contrapuestos para bloquear la corriente en ambas direcciones; estos pueden ser sustituidos por un HEMT VGaN (Figura 1) y como resultado se obtiene una solución que es un 50% más pequeña y eficiente. Un avance revolucionario de Innoscience aborda esta cuestión de la especificación. Un dispositivo de silicio normalmente tiene un óxido de bloqueo debajo de la puerta para bloquear la fuga de la puerta. En el GaN, esta capa de óxido no está presente, por lo que se utiliza una arquitectura de dos diodos contrapuestos como muestra la Figura 2. Gracias a la optimización de la epitaxia, el procesamiento y la arquitectura, Innoscience ha reducido la característica de fuga a la décima parte hasta 3µA a 85°C durante la vida útil del dispositivo, una cifra aceptable para los fabricantes de smartphones, por lo que los HEMT VGaN son apropiados como interruptor de carga en el interior de estos terminales móviles. Esta innovación ilustra la aseveración de Innoscience de que los principales suministradores de GaN deben ser fabricantes de dispositivos integrados (IDM) porque las compañías que carecen de fabricación propia no tienen la capacidad intrínseca de optimizar la epitaxia, el procesamiento y la arquitectura. Si pasamos al precio y Ia disponibilidad, queda claro por qué el GaN aún no está presente en el mercado de teléfonos móviles pese al deseo de clientes y suministradores. Supongamos una penetración del mercado del 10% en los 1.000 millones de teléfonos vendidos en 2022, que equivale a 100 millones de dispositivos de GaN al año. En números redondos, esto exigiría fabricar unas 3.000 obleas de 8 pulgadas al mes. En la actualidad, la capacidad mundial total de GaN, sin Innoscience, es de unas 9.000 al mes según el analista del mercado Yole Group. Por tanto, esta aplicación por sí sola necesitaría el 33% de la capacidad mundial. Es una situación paradójica: las empresas de GaN no han abastecido el mercado porque no tenían la capacidad necesaria y el mercado no podía utilizar la tecnología porque no había disponibilidad. Innoscience ha acabado con esta paradoja. Innoscience es el mayor IDM totalmente dedicado al GaN. La empresa puede optimizar su propia tecnología de diseño y fabricación, pero no tiene productos anteriores de silicio que dispersen su inversión y su capacidad. Y dado que Innoscience utiliza obleas de 8 pulgadas, puede proporcionar GaN de forma económica y en cantidades muy elevadas. Las dos fábricas de Innoscience en China ya representan la mayor capacidad mundial de GaN y en 2025 la empresa producirá 70.000 obleas de 8 pulgadas al mes, muy superior a la suma de la producción total de todos los demás fabricantes.
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