Intel Foundry entwickelt dünnsten GaN-Chiplet der Welt – nur 19 Mikrometer stark

Intel Foundry hat einen neuen Meilenstein in der Halbleiterentwicklung erreicht: den weltweit ersten und dünnsten Galliumnitrid-Chiplet, gefertigt aus 300-mm-GaN-on-Silicon-Wafern mit einer Basissiliziumdicke von lediglich 19 Mikrometern – etwa ein Fünftel der Breite eines menschlichen Haares. Die Technologie wurde auf dem IEEE International Electron Devices Meeting vorgestellt und adressiert eines der drängendsten Probleme moderner Halbleiterentwicklung: mehr Leistung, höhere Geschwindigkeit und bessere Effizienz auf immer kleinerem Raum.

Was den GaN-Chiplet technisch besonders macht

Das entscheidende Novum liegt nicht allein in der Dicke. Intel Foundry hat erstmals GaN-Transistoren mit konventionellen siliziumbasierten Digitalschaltkreisen auf einem einzigen Die kombiniert – ohne separaten Companion-Chiplet. Die On-Die-Digitalsteuerung ist vollständig monolithisch in einem einzigen integrierten Fertigungsprozess realisiert. Das eliminiert die Signalwege zwischen separaten Komponenten und reduziert damit die Energieverluste, die bei langen Routing-Pfaden entstehen.

Umfangreiche Zuverlässigkeitstests sollen bestätigen, dass die Technologie die Anforderungen für den realen Produkteinsatz erfüllt – ein wichtiger Schritt von der Labordemo in Richtung kommerzielle Fertigung.

Warum GaN besser ist als traditionelles Silizium

Silizium stößt bei Temperaturen über rund 150 Grad Celsius an seine Zuverlässigkeitsgrenzen. GaN verfügt über eine breitere Bandlücke und kann bei höheren Temperaturen mit größerer Stabilität betrieben werden, was Schaltverluste reduziert und das Wärmemanagement vereinfacht. GaN liefert außerdem eine höhere Leistungsdichte auf kleinerem Footprint – ein kritischer Vorteil überall dort, wo Platz knapp ist.

Hinzu kommt ein praktischer Produktionsvorteil: Intel Foundry setzt auf Standard-300-mm-Siliziumwafer für die GaN-Fertigung, die mit bestehender Produktionsinfrastruktur kompatibel sind. Kostspielige Neuinvestitionen in spezialisierte Fertigungslinien entfallen damit weitgehend.

Konkrete Anwendungsfelder: Rechenzentren, 5G und 6G

In Rechenzentren könnten GaN-Chiplets schneller schalten und dabei weniger Energie verlieren als Siliziumalternativen. Spannungsregler würden kleiner, effizienter und können näher am Prozessor platziert werden, was die resistiven Verluste über lange Stromversorgungspfade senkt.

Im Bereich drahtloser Infrastruktur ist GaN aufgrund seiner Hochfrequenzeigenschaften ein natürlicher Kandidat für RF-Frontend-Technologie in 5G- und 6G-Basisstationen. GaN kann effizient bei Frequenzen über 200 GHz arbeiten und ist damit gut positioniert für die Zentimeter- und Millimeterwellenbänder, auf die Mobilfunknetze der nächsten Generation angewiesen sein werden. Darüber hinaus sind dieselben Eigenschaften relevant für Radarsysteme, Satellitenkommunikation und photonische Anwendungen.

Wann Intel Foundry die Technologie in kommerzielle Produkte überführen wird, hat das Unternehmen bislang nicht kommuniziert.

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