Article de: Nitin Dahad et Maurizio Di Paolo Emilio
NXP a ouvert une nouvelle usine GaN en Arizona pour se concentrer principalement sur le marché des infrastructures de communication pour les systèmes radio 5G, mais dans la perspective de la 6G …
NXP a ouvert sa propre nouvelle usine GaN de 150 mm (6 pouces) construite en Arizona pour se concentrer principalement sur le marché des infrastructures de communication pour les systèmes radio 5G et en gardant à l’esprit la migration technologique vers le futur 6G.
Dans une interview accordée à EE Times, Paul Hart, vice-président exécutif et directeur général de NXP, a souligné que la capacité interne était vitale pour faire face à la croissance du marché RF pour les télécommunications. «La sécurité d’approvisionnement est l’une des raisons pour lesquelles nous avons notre propre usine, ainsi que la nécessité de pouvoir faire évoluer la technologie plus rapidement pour GaN au cours de la prochaine décennie. Pour fonctionner au rythme que nous souhaitons sur ce marché, nous voulions nous approprier cette technologie. Pour réussir sur le marché, nous devions nous différencier. »
La nouvelle usine de 150 mm prend en charge l’expansion des infrastructures de communication avancées sur les marchés de l’industrie, de l’aérospatiale et de la défense. Hart a également expliqué que la nouvelle installation dispose de tous les systèmes de contrôle de qualité les plus avancés qui sont connectés à la même usine de silicium sur le même campus.
La cérémonie d’ouverture a comporté des discours et des commentaires des dirigeants de NXP et des fonctionnaires fédéraux, étatiques et locaux. Lors du discours d’ouverture, le PDG de NXP a souligné que cela marquait le début d’une nouvelle ère pour NXP en tant que partie intégrante de la technologie GaN pour l’avenir de la 5G.
La nouvelle fabrique GaN de NXP, basé à Chandler, est maintenant qualifié avec toute une gamme de produits qui arrivent sur le marché et devraient atteindre leur pleine capacité d’ici la fin de 2020. Hart a déclaré que NXP avait investi environ 100 millions de dollars au cours des trois dernières années, et c’était un modernisation d’un site existant. «La fab était utilisée pour certaines fonctions de fin de ligne. En raison de sa localisation et du fait que de nombreux experts GaN au sein de NXP étaient déjà basés à Chandler, en Arizona, nous pourrions tirer parti des capacités existantes déjà en place là-bas.
Fonctionnalités GaN pour la 5G
Avec la 5G, la densité des solutions RF requises a augmenté de façon exponentielle. Il est donc impératif de réduire la consommation d’énergie. Transistors de puissance GaN ont émergé comme le Saint Graal car ils sont en mesure d’offrir les meilleures performances.
NXP a optimisé sa technologie GaN pour améliorer le piégeage des électrons dans le semi-conducteur, afin d’assurer une linéarité élevée et des effets de mémoire faibles.
La nouvelle structure permet à NXP de garder un œil sur l’avenir de la technologie avec la croissance des fréquences en jeu non seulement avec la 5G mais aussi avec les futures télécommunications 6G. L’idée sous-jacente est la même que chez Motorola, dit Hart, «là où nous avons commencé à investir il y a environ 20 ans, d’abord dans la physique des appareils, l’ingénierie des appareils, puis dans les éléments d’ingénierie des procédés nécessaires pour créer ou fabriquer ces structures plutôt compliquées. «
Au fil des ans, NXP a perfectionné sa technologie en proposant de nouvelles solutions GaN à partir de 2014. Par la suite, avec le processus propriétaire réalisé en 2016, cela a permis une correspondance plus étroite entre le développement technologique et le développement de produits afin que «nous puissions jouer sur l’avancement de l’état de l’art à un rythme assez rapide ».
Hart a ajouté: «C’est également ainsi que nous avons abordé ce secteur du marché de l’énergie RF au cours des deux dernières décennies. Nous sommes leaders du marché dans ce secteur depuis le milieu des années 1990 avec les solutions de silicium LDMOS comme technologie de choix. Et avec cette technologie, nous avons évolué tous les 18-24 mois avec un nouveau nœud, une nouvelle génération, conduisant à une plus grande efficacité, une meilleure linéarité, de meilleures performances. Et c’était vraiment un parcours étroitement lié entre l’ingénierie des systèmes, l’ingénierie des produits et la technologie des appareils afin que nos produits soient vraiment alignés sur l’industrie des communications en constante évolution. Et c’est ainsi que nous voulons aborder le développement de GaN à l’avenir, c’est pourquoi nous avons fait cet investissement formidable avec une nouvelle usine.
Les produits phares de la nouvelle usine GaN sont des amplificateurs de puissance RF pour l’infrastructure radio 5G qui nécessitent une solution de couverture d’antenne MIMO avec 32 ou 64 éléments dans une configuration de radar à réseau phasé, ainsi que des solutions plus traditionnelles d’ordre d’antenne à puissance plus élevée.
«La plupart des déploiements cibleront 3,5 gigahertz, qui est une large plage de fréquences mondiale pour la 5G, ainsi que les plages de fréquences inférieures dans les bandes de communication plus traditionnelles telles que 1,8 et 2,1 GHz. C’est ce que nous faisons aujourd’hui avec des produits en silicium, nous avons également des produits GaN dans cet espace que nous avons produit via des partenaires de fonderie. Cette fabrique nous aidera à poursuivre la feuille de route des produits vers une plus grande efficacité dans ces espaces de fréquences, car la tendance générale que nous voyons sur le marché aujourd’hui est une poussée vers plus de puissance », a déclaré Hart.
«Les radios 5G prennent en charge une bande passante beaucoup plus élevée pour permettre des débits de données plus élevés, une bande passante plus élevée et une grande diversité d’antennes. La puissance est importante si nous voulons maintenir la même couverture à une bande passante plus élevée et que l’objectif est d’augmenter la puissance transmise sans augmenter la taille ou le poids des radios au sommet de la tour. »
«Afin d’être en mesure d’augmenter l’efficacité et de continuer à pousser dans la puissance, il est nécessaire d’utiliser GaN, car ses« propriétés rendent le processus possible, fournissant ainsi une bonne raison d’investissement. »
«Quant à l’usine, nous produisons des pHEMTS au nitrure de gallium sur carbure de silicium. Nous nous concentrons sur les substrats en carbure de silicium, car nous pensons qu’ils offrent le meilleur rendement et la meilleure gestion thermique du nitrure de gallium. Le nœud de processus est à 150 mm, ce qui est très avancé, avec les mêmes systèmes de qualité que nous utilisons dans toutes les autres usines NXP. La plupart de la production de GaN sur SiC est à 100 mm », a déclaré Hart.
Il a ajouté: «Dans notre flux de production, nous avons établi trois ou quatre points de test au cours du processus de production pour surveiller à la fois les paramètres standard des semi-conducteurs et des tests spécialisés pour surveiller les niveaux d’effet de mémoire. La structure du matériau, la structure en treillis du nitrure de gallium sur le carbure de silicium, n’est évidemment pas aussi uniforme que le silicium et peut créer ces effets de mémoire qui peuvent dégrader considérablement les performances des systèmes de communication. Par conséquent, nous avons créé un certain nombre de tests en ligne uniques pour surveiller ces comportements et nous assurer que nous créons le GaN de la plus haute qualité pour la 5G. »
«Nous avons environ 10 nouveaux produits qui seront lancés d’ici la fin de cette année et nous prévoyons que l’usine sera à pleine capacité d’ici début 2021. Si nous pouvons mettre en œuvre avec succès notre feuille de route, nous allons permettre à nos clients de réduire considérablement la taille de leurs boîtiers, radios, poids, coût. À mesure que le coût et la taille diminuent, il devient économiquement plus viable de voir des déploiements mondiaux plus larges de la 5G; en commençant d’abord dans les zones urbaines plus denses aux banlieues et plus tard en incluant des solutions de couverture de zone plus large », a commenté Hart.
La décision stratégique de NXP de construire une usine GaN interne était motivée par le désir de coupler plus étroitement l’innovation technologique avec les performances du système radio en tirant parti de leur expérience de base dans l’infrastructure cellulaire développée au cours des 25 dernières années. L’usine servira de pôle d’innovation qui facilitera la collaboration entre la fab et l’équipe de R&D sur site de NXP. Les ingénieurs de NXP peuvent désormais développer, valider et protéger plus rapidement des inventions pour les générations actuelles et futures de dispositifs GaN, réduisant les temps de cycle et accélérant le rythme des innovations futures.
Hart a souligné que l’entreprise avait à l’esprit l’évolutivité. «La migration technologique de la 5G vers la 6G se produira au cours des 8 à 10 prochaines années. La technologie et l’ensemble d’outils GaN sont conçus avec cette migration de fréquence à l’esprit, actuellement de 3,5 GHz à 15 GHz. Nous avons un plan GaN pour cela. »
