STMicroelectronics associe GaN et microcontrôleurs sur une même puce
STMicroelectronics développe une technologie de process qui combinera des microcontrôleurs avec du nitrure de gallium (GaN) dans une seule puce. La technologies est basée sur le process bipolaire-CMOS-DMOS (BCD) pour lequel ST a reçu un jalon IEEE pour le développement de la technologie.
Le développement du BCD a commencé il y a 35 ans, combinant analogique, logique, mémoire et puissance dans un process de 4 microns sur des plaquettes de 4 pouces. La 10e génération commencera bientôt la production sur un process de 90 nm et cela conduira à un process de 40 nm avec des microcontrôleurs hautement intégrés pour les appareils de charge à fil et sans fil et de nombreuses autres applications d’alimentation.
«La feuille de route consiste à augmenter le traitement numérique et à augmenter la puissance et la tension, avec la personnalisation des process», a déclaré Guiseppe Croce, directeur général de la recherche et du développement des technologies de puissance intelligente chez ST.
La génération actuelle utilise un process de 90 nm avec une mémoire non volatile à changement de phase. «Le développement de la génération suivante est basé sur une technologie propriétaire de 40 nm pour nos produits microcontrôleurs, mais il existe de nombreux défis pour l’intégration, y compris la caractérisation de la diaphonie entre les domaines», a-t-il déclaré.
Il s’agit du 52e jalon IEEE décerné à la région européenne et prend place aux côtés des équations de Maxwell, de la batterie de Volta, de la télégraphie sans fil de Marconi en 1902, du craquage du code de Bletchley Park au Royaume-Uni et du développement de la cryptographie à clé publique en 1975.
ST a traité plus de 5 millions de plaquettes au cours des 35 années de la technologie BCD, avec plus de 40 milliards de puces produites, dont 3 milliards l’année dernière, marquant l’accélération de l’adoption de la technologie.
Une autre étape consiste à ajouter la technologie de haute puissance au nitrure de gallium (GaN) au processus BCD. Les pilotes sont déjà intégrés sur une seule puce monolithique mais l’étape d’ajout de microcontrôleurs est importante.
«L’utilisation de matériaux semiconducteurs alternatifs tels que les matériaux à large bande interdite devient courante avec le SiC en tête. Les architectures GaN semblent prometteuses pour une future intégration électrique monolithique avec une efficacité et une tension accrues », a déclaré Orio Bellezza, président de la technologie, de la fabrication et de la qualité chez ST.
«En combinant les avantages du GaN avec les matériaux traditionnels en silicium, nous pouvons répondre à un grand nombre d’applications. Les solutions intégrées intègrent des transformateurs sans noyau sur des plates-formes BCD miniatures, mais le défi est la haute tension où l’isolation de 6kV est une tendance claire. Malgré l’utilisation de couches diélectriques, des défis majeurs d’intégration sont soulevés par l’épaisseur des couches requises. »
«La puissance intelligente joue toujours un rôle important», a-t-il déclaré. «Il y a deux défis majeurs. L’évolution historique crée des défis majeurs dans la mise à l’échelle des étages de puissance et analogiques. De l’autre côté, il y a un défi d’optimisation des coûts qui a toujours été un facteur clé. L’innovation sera le moteur de l’évolution. »
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