Power GaN – Un nouveau programme technologique dans l’IRT

L’électronique de puissance utilise des systèmes électroniques pour convertir et conditionner l’énergie électrique. Les commutateurs, les transformateurs hautes fréquences, les onduleurs, les convertisseurs sont quelques exemples de systèmes de ce domaine. L’électronique de puissance est une technologie clé générique (« key enabling technology »)  associée à un rendement de conversion efficace, pour la génération, la distribution et l’utilisation efficace de l’électricité.

Les objectifs de ce nouveau programme technologique appelé « POWERGAN » sont de développer une nouvelle technologie clef générique de composants de puissance semi-conducteurs en Nitrure de Gallium épitaxié sur silicium (GaN/Si) en ligne avec les attentes du marché en termes de convertisseurs de puissance innovants ( haut rendement de conversion, très forte densité volumique de puissance).

L’électronique de puissance est omniprésente. Elle couvre un spectre applicatif très large, depuis la très forte puissance (Giga Watt pour les lignes électriques de distribution) à la faible puissance (quelques watts pour les smart phones). Elle englobe des secteurs de marché très divers : depuis les appareils domestiques et de bureautique, la communication, l’éclairage, l’automatisation des usines, à l’automobile, les moteurs, … Tous ces secteurs d’activité travaillent à réduire l’empreinte énergétique en améliorant le rendement de conversion de l’énergie électrique, tant au niveau système qu’au niveau des composants. Le marché annuel des composants & modules de puissance est en croissance d’environ 7% par an estimé en 2020 à 17.2 Milliards $.

L’ambition du programme POWERGAN est de renforcer et structurer un écosystème national d’industriels et d’académiques de classe internationale dans le domaine de l’électronique de puissance GaN/Si.

Les objectifs techniques du projet sont de :

  • Optimiser et fiabiliser la technologie de transistors et diodes GaN/Si discrets 650 V, sur plaque 200 mm
  • Adapter la technologie transistor/diodes aux techniques d’intégration en boitiers / modules
  • Evaluer les technologies de composants et de packaging sur des démonstrateurs applicatifs
  • Investiguer des architectures avancées de composants
  • Développer des techniques / outils de co-design de modules de puissance à forte densité d’intégration
  • Étudier la faisabilité de topologies innovantes de convertisseurs de puissance
  • Explorer des solutions de mise en boitier de puissance en rupture.