Från material till komponent, svensk halvledarkedja tar form i praktiken

Bakgrunden är ett växande behov av halvledarkomponenter. De finns i allt från lampknappar i hemmet till avancerade system i industrin. Samtidigt vill både Sverige och Europa minska sitt beroende av andra regioner.

Med en budget på nära 60 miljoner kronor, samlar projektet industri, forskning och offentliga aktörer i Östergötland. Bland deltagarna finns STMicroelectronics, SweGaN, Polar Light Technologies, TekSiC, Linköpings universitet, Norrköping Science Park, Linköping Science Park och IMA Innovative Materials Arena.

Fokus ligger på materialen kiselkarbid och galliumnitrid. De klarar hög spänning, höga temperaturer och snabba frekvenser bättre än traditionellt kisel. Det gör dem viktiga för exempelvis nästa generations elfordon, energisystem och kommunikation.

Under det första året har flera steg i värdekedjan kopplats ihop och rör sig nu närmare kommersiellt relevanta material och komponenter.

Delade material öppnar nya möjligheter

I början av processen har STMicroelectronics delat material som vanligtvis inte finns tillgängligt på marknaden. Detta tidiga materialflöde gör att parterna kan påbörja utveckling och verifiera sina processer innan material från egen kristalltillverkning finns på plats. Det har kortat tiden till resultat och gjort det möjligt för andra aktörer att testa och utveckla vidare, från materialtillväxt till färdiga komponenter.

Nya metoder för högre kvalitet

I nästa steg har SweGaN utvecklat nya sätt att växa galliumnitrid på kiselkarbid. Arbetet har lett till bättre kontroll över kvaliteten och hur defekter uppstår. Det ger snabbare förbättringar i varje steg av processen.

Första komponenterna i svensk kedja

Avslutningsvis har Polar Light Technologies tillverkat microLED med svenskt material i projektet. Det visar att både material och process fungerar tillsammans. Nästa steg är att inkludera hela kedjan, från råmaterial till färdig komponent som kan komma ut på marknaden.

Förbättrad analys ger bättre material

Forskare vid Linköpings universitet har genom projektet uppgraderat sin mätkapacitet för att analysera defekter i halvledarmaterial, med hjälp av avancerade metoder som DLTS och ODLTS. Det gör det möjligt att undersöka kvaliteten i material som kiselkarbid och galliumnitrid mer detaljerat. Förbättrad förståelse för hur defekter uppstår och påverkar materialens egenskaper ger bättre underlag för att utveckla och optimera processerna i värdekedjan.

Genombrott i kristalltillväxt och uppskalning genom utvecklingslabb

Slutligen har TekSiC nått en viktig milstolpe genom att odla kiselkarbidkristaller. Det gör att de kan sågas till wafers på ett effektivt sätt. Samtidigt har bolaget byggt upp ett eget labb, vilket kortar utvecklingstiden med upp till tio veckor.

Nästa steg i värdekedjan

Nästa stora milstolpe är att TekSiC levererar egna wafers till övriga aktörer i kedjan. Det möjliggör att hela värdekedjan kan testas på material som är framtaget inom projektet.

Parallellt förbereds nästa steg i komponentutvecklingen, där Chalmers kommer att tillverka RF HEMT-komponenter (som används inom exempelvis 5g och radarutrustning),  först på material från STMicroelectronics och SweGaN, och därefter på material från TekSiC och SweGaN.

Dessa kommande steg kommer att ytterligare visa kapaciteten i den svenska värdekedjan, genom att möjliggöra fler komponenttyper och fortsatt utveckling av processerna.

Information projektet: Halvledare – En Svensk Värdekedja

Finansiärer: Europeiska unionen, Region Östergötland, STMicroelectronics, SweGaN, Polar Light Technologies, TekSiC, Linköpings universitet, Norrköping Science Park, Linköping Science Park och IMA Innovative Materials Arena.

Tidsplan: Mars 2025 – Juni 2028

Budget: 58, 800 000 SEK

Läs mer: https://innovativematerials.se/project/halvledare-en-svensk-vardekedja/

Kontakt

Projektledare (Innovative Materials Arena), Christer Karlsson christer.karlsson@innovativematerials.se

Projektledare (Norrköping Science Park), Linda Robinson
linda.robinson@nosp.se