L’UE veut la souveraineté dans les composants GaN pour l’espace

Actualités économiques | 20 octobre 2022

Par A Delapalisse, Nick Flaherty

L’UE a commandité un projet visant à développer une chaîne d’approvisionnement indépendante pour les composants de puissance GaN pour l’espace.

Le projet SAGAN de 2,4 millions d’euros concerne les systèmes d’alimentation électrique (EPS) pour les futures plates-formes satellitaires et les charges utiles. Il s’agit d’une technologie clé pour des projets tels que les centres de données en orbite.

« Actuellement, l’Europe n’a pas les capacités de produire des transistors GaN pour l’espace à moins de s’appuyer sur des pays extérieurs pour la majeure partie de la chaîne d’approvisionnement, ce qui ne peut jamais être tenu pour acquis. SAGAN établira une chaîne d’approvisionnement non dépendante (conception, fabrication, traitement et tests de qualification) pour les transistors GaN adaptés aux applications spatiales », indique le cahier des charges du projet.

L’Agence spatiale européenne (ESA) propose l’initiative EEE Space Component Sovereignty for Europe à l’approbation des ministres européens de l’espace lors du Conseil de l’Agence au niveau ministériel cette semaine.

« La démonstration et le test réel sont vraiment essentiels pour une adoption plus large du GaN, malgré ses avantages évidents », a déclaré l’ingénieur de l’ESA Václav Valenta. « Les chefs de mission ont tendance à privilégier des choix technologiques éprouvés car ils recherchent avant tout la fiabilité. Une évaluation et des tests rigoureux de la technologie GaN sur le terrain sont donc essentiels pour comprendre son potentiel et ses limites, et trouver des solutions rendant la technologie compatible avec l’espace en termes de marges de fiabilité. C’est ce qui conduira éventuellement à l’utilisation généralisée de la technologie GaN dans l’espace.

Cependant, l’ESA a déjà un projet en cours d’évaluation pour des convertisseurs DC-DC haute tension et haute vitesse de commutation basés sur la technologie GaN.

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Des programmes de travail à l’ESA ont déjà été achevés avec succès pour démontrer la fabrication de la technologie de composants GaN HEMT « normalement activé » en utilisant une ligne de production compatible CMOS silicium pour une application à faible coût. Les performances de résistance aux rayonnements ont été démontrées et une démonstration interne préliminaire de l’ESA d’une commutation à 10 MHz a montré des résultats prometteurs, dit-il. Ceci est considérablement plus élevé que les 1 à 2 MHz obtenus pour les conceptions GaN commerciales.

Il y a eu plusieurs projets ces dernières années sur GaN pour la RF plutôt que pour l’alimentation.

Le centre technologique ESTEC de l’ESA aux Pays-Bas a récemment supervisé les tests de durée de vie de circuits intégrés micro-ondes monolithiques (MMIC) d’amplificateurs haute puissance à base de GaN.

Construits par le spécialiste RF United Monolithic Semiconductors (UMS) à Ulm, en Allemagne, ces dispositifs sont à la base d’une conception d’un double amplificateur de puissance à semiconducteurs en cours de développement par SENER en Espagne dans le cadre du projet de partenariat PACIS3 de l’ESA. Cet amplificateur est configuré pour fonctionner à bord d’une paire de satellites de télécommunications Hisdesat de nouvelle génération, dont le lancement est prévu en 2023-4. OMMIC en France fabrique également des dispositifs RF GaN pour l’espace

En 2008, l’ESA a lancé son initiative d’amélioration de la fiabilité et de transfert de technologie GaN (GREAT2), réunissant des instituts de recherche et des industries de fabrication de premier plan pour mettre en place une chaîne d’approvisionnement européenne indépendante afin de fabriquer des dispositifs GaN de haute qualité pour les systèmes de communication spatiale. Cela a conduit à qualifier UMS et OMMIC comme fournisseurs.

Aux États-Unis, EPC a créé une joint-venture pour l’énergie GaN dans l’espace avec VPT, qui fait partie du groupe Heico Electronic Technologies. VPT fournit des convertisseurs DC-DC et des filtres EMI à l’ESA, BAE Systems et Thales.

Cependant, un important fournisseur européen de GaN, Nexperia, appartient à une société considérée comme ayant des liens avec l’État chinois et pourrait donc être exclue de la chaîne d’approvisionnement européenne.

Le fait que Nexperia soit contrôlé par Wingtech Technology en chine a conduit l’acquisition par Nexperia de Newport Wafer Fab et de sa fonderie de GaN de puissance au Pays de Galles à être contestée par le gouvernement britannique pour des raisons de sécurité nationale. Le gouvernement recherche actuellement un autre deal.

Un autre fournisseur européen, STMicroelectronics, développe également des composants de puissance HEMT GaN sur silicium et une technologie RF dans des usines en France et en Italie, mais n’a pas ciblé d’applications spatiales.

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