Der Halbleiterhersteller Onsemi hat die Embedded Power Platform (EPP) vorgestellt, eine neue Package-Technologie, bei der ein 12-Zoll-Siliziumwafer selbst als Substrat für Leistungshalbleiter dient – anstelle einer konventionellen Leiterplatte. Die Plattform integriert Silizium-, SiC- und GaN-Leistungshalbleiter zusammen mit Treibern und Controllern direkt auf dem Wafer.
Höhere Leistungsdichte durch neues Package-Konzept
Statt Bauteile per Drahtbond-Verbindung auf eine Platine zu montieren, bettet Onsemi die Dies in ein siliziumbasiertes Package ein und verbindet sie über Wafer-Level-Redistribution-Layer. Dadurch sinke die parasitäre Induktivität, was Schalt- und thermische Performance verbessere.
Nach Angaben von Onsemi erreicht die EPP eine drei- bis fünffach höhere Leistungsdichte gegenüber bestehenden Lösungen, basierend auf einer einheitlichen Grundarchitektur, die für verschiedene Leistungsklassen skaliert werden kann. Die Entwicklungszeit lasse sich dadurch um bis zu vier Monate verkürzen.
Direkt integrierbar sind laut Unternehmensangaben FETs, Treiber, Controller und Hochspannungsisolation. Extern verbleiben Komponenten wie DC-Link- und Entkopplungskondensatoren, Induktivitäten und Transformatoren, Strom-, Spannungs- und Temperatursensoren, EMI-Filter, Überspannungsschutz, Steckverbinder, Busbars, Hilfsstromversorgungen, Steuerprozessoren, Kommunikationsschnittstellen sowie Kühlkörper und Cold Plates.
Konkrete Anwendungsfälle in Automotive und Rechenzentren
Für Traktionsinverter in Elektrofahrzeugen verspricht Onsemi eine bis zu vierfach höhere Leistungsdichte und 15 Prozent geringere Verluste gegenüber konventionellen Ansätzen – mit einer einzigen Inverter-Plattform, die vom Einstiegs- bis zum High-End-Segment reichen soll.
Wer Inverter und Leistungsmodule heute noch auf klassischen Platinen auslegt, stößt bei der Leistungsdichte an eine harte Grenze. Ein neuer Package-Ansatz setzt den 12-Zoll-Siliziumwafer selbst als Substrat ein und verbindet die Dies über Wafer-Level-Redistribution-Layer statt Drahtbond — laut Herstellerangaben drei- bis fünffach höhere Leistungsdichte und bis zu vier Monate kürzere Entwicklungszeit. Unser kostenloser Leitfaden zeigt den direkten Vergleich zum konventionellen Package, eine Schritt-für-Schritt-Checkliste für die Design-Migration und die konkreten Anwendungsfälle in Traktionsinvertern und KI-Rechenzentren. Kostenlosen Leitfaden zur Wafer-Substrat-Migration anfordern
Für Solid-State-Schutzschalter in KI-Rechenzentren nennt das Unternehmen ein frühes EPP-basiertes Design, das rund 50 Prozent kleiner ausfällt und etwa 20 Prozent kühler arbeitet als vergleichbare bestehende Lösungen.
Subaru als früher Partner
Der Automobilhersteller Subaru wurde als früher Partner benannt und erhält Engineering-Samples sowie Simulationsmodelle, um die Technologie für künftige elektrifizierte Fahrzeugplattformen zu bewerten. Dabei handelt es sich um eine technische Evaluierung, nicht um eine bestätigte Serienauswahl. Onsemi kündigte an, weitere Partner sowie ein breiteres Sampling an Schlüsselkunden aus Automotive und KI-Bereich noch im laufenden Jahr zu erwarten.
Einordnung in die Unternehmensstrategie
Die EPP ist neben einem Hochspannungsportfolio aus Silizium, SiC und GaN sowie der Treo-Plattform für intelligente Leistungssysteme eine von drei Kernplattformen, mit denen Onsemi nach eigenen Angaben einen projizierten Gesamtmarkt aus Automotive, Industrie, KI-Rechenzentren und weiteren Anwendungen von 213 Milliarden US-Dollar bis 2030 adressieren will. Onsemi-CEO Hassane El-Khoury bezeichnete Leistungsdichte als eine der zentralen technischen Herausforderungen des kommenden Jahrzehnts.
Thermische Verluste und Baugröße sind in KI-Rechenzentren zum limitierenden Faktor geworden: Ein frühes Design eines Solid-State-Schutzschalters auf Basis eines Siliziumwafer-Substrats fällt laut Herstellerangaben rund 50 Prozent kleiner aus und arbeitet etwa 20 Prozent kühler als vergleichbare bestehende Lösungen. Wer die nächste Leistungselektronik-Generation auslegt, sollte die Architektur jetzt verstehen, bevor sie in Serie geht. Der Leitfaden ordnet ein, welche Bauteile künftig im Wafer-Package sitzen, was extern bleibt und wie Sie die Migration in drei Schritten vorbereiten. Thermik- und Platzvorteile jetzt einordnen
Im Rahmen desselben Auftritts vor Analysten bezifferte Onsemi die Halbleiter-Content-Chance in KI-Rechenzentren mit einem Anstieg von etwa 15.000 US-Dollar auf über 115.000 US-Dollar pro Rack. Der KI-Rechenzentrums-Umsatz des Unternehmens werde für das laufende Jahr auf über 500 Millionen US-Dollar geschätzt, mehr als eine Verdopplung gegenüber dem Vorjahr, mit einer erneuten Verdopplung für das Folgejahr erwartet.
Parallel zur EPP-Vorstellung entwickelt und fertigt Onsemi eine vertikale GaN-Technologie (vGaN), die im Werk in Syracuse ohne den Bau einer neuen Fabrik produziert werden soll. Für ein vGaN-System, das 800 Volt auf 6 oder 12 Volt wandelt, gibt Onsemi eine um 20 Prozent bessere Effizienz und eine um 20 Prozent geringere Baugröße gegenüber Wettbewerberlösungen an.
