​Les nouveaux composants nitrure de gallium sur silicium (GaN/Si) du CEA-Leti présentent des propriétés exceptionnelles.

En particulier, de faibles résistances à l'état passant et des vitesses de commutation 10 à 50 fois plus élevées que les composants silicium. Mais faute de packaging optimisé, il fallait jusqu'ici les brider en courant pour éviter de les détruire. C'est ce verrou que le nouveau packaging a levé. Grâce à son inductance parasite extrêmement faible (3 nH à 100 MHz), il a été testé avec succès à 350 V et 10 A, pour une vitesse de commutation de 15 ns. 

« Ses limites sont sans doute au-delà : de nouveaux tests à 15 A et 10 ns sont prévus », précise Pierre Perichon, un des responsables du projet.

Un packaging prêt à accompagner la course à la puissance

Tous les aspects de conception ont été optimisés. Le module est doté d'un refroidissement liquide double face qui lui permet de commuter des courants très intenses. Les perturbations électromagnétiques, critiques avec les composants rapides, sont fortement réduites. La compacité de ce packaging lui ouvre les portes des applications embarquées.

Conçu par le laboratoire de packaging du CEA-Leti, il a été fabriqué sur la plateforme CEA Tech Toulouse et la société Apsi3D, qui a apporté deux briques technologiques : le refroidissement double face, déjà cité, et l'assemblage des interconnexions verticales par montage à billes.

Cette nouvelle architecture a un caractère générique. Elle peut être facilement adaptée à de nouvelles générations de composants de puissance. De même, elle peut être redimensionnée pour des applications comme les onduleurs de véhicules électriques, qui atteignent 100 à 150 kW. Dans la course à la puissance, le packaging n'est plus un obstacle, bien au contraire : il permet de révéler le meilleur des composants grand gap en GaN ou SiC.