Convertisseurs de puissance très compacts et efficaces, à faible coût

Sur la période 2017-2021, le programme de R&D de l’IRT Nanoelec dédié au GaN a permis de structurer la chaîne de valeur nationale du GaN pour la conversion de puissance.

La stratégie de recherche était basée sur l’étude de dispositifs de puissance GaN/ Si disruptifs, utilisant la technologie 200 mm et des outils et techniques de co-conception de convertisseurs de puissance compatibles GaN. Le programme se prolonge en particulier par un important transfert de technologie « transistor 650V» vers STMicroelectronics et le développement d’une preuve de concept pour un jumeau numérique dédié aux composants GaN.
« Les travaux réalisés en 2021, en plus de ce qui a été fait les années précédentes, ont permis à STMicroelectronics d’accélérer la définition, la validation et la qualification des briques de procédés et des équipements associés constituant la ligne pilote sur notre site français de Tours », explique Stéphane Martinez, Directeur du site STMicroelectronics de Tour.

Préparer les prochaines générations de convertisseurs 650V.
Dans les smartphones comme dans les appareils de cuisine ou les véhicules électriques, le courant et la tension électriques doivent être traités et contrôlés à l’aide d’un convertisseur pour fournir l’énergie optimale requise par chaque application spécifique. La conversion de l’énergie entraîne toutefois une perte d’énergie. Le nitrure de gallium (GaN) et d’autres matériaux à large bande interdite peuvent réduire considérablement cette perte. Jusqu’à récemment, ces technologies étaient trop coûteuses pour être utilisées dans des applications de conversion d’énergie. Mais poussés par les industries aéronautique et automobile dans leur quête de convertisseurs de puissance très compacts et efficaces à faible coût, les centres de R&D ouvrent la voie aux nouvelles techniques GaN.

Vers une nouvelle filière industrielle
Pour conclure le programme Nanoelec/ Powergan, les IRT Sait Exupéry et Nanoelec et l’ITE Vedecom ont pu mesuré l’intérêt largement partagé pour les matériaux GaN pour la conversion de puissance : en mars 2022, ils ont réuni près de 200 experts, industriels et académiques, lors d’un symposium thématique à Paris. Les principales contributions scientifiques du programme Powergan ont été discutées lors de tables rondes et via des interventions de Renault, STMicroelectronics et Yole Development, entre autre.