La empresa de chips Navitas pretende superar a los semiconductores tradicionales con una opción más ecológica

Nov 03, 2023

Los chips de silicio se usan ampliamente para alimentar teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y otros dispositivos electrónicos. Pero los chips más ecológicos están en aumento.

El nitruro de galio, también conocido como GaN, es un compuesto químico que combina un subproducto del aluminio llamado galio con nitrógeno. Los chips pueden generar más energía que los de silicio con la misma cantidad de electricidad en una forma mucho más pequeña, según Huili Grace Xing, profesora de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Cornell que investiga los chips de GaN.

Y las empresas quieren participar en GaN. Navitas, una startup de $ 1 mil millones, busca interrumpir la industria global de semiconductores con la tecnología, dijo Gene Sheridan, su CEO, a Insider. Después de pasar décadas trabajando con chips de silicio, Sheridan fundó Navitas para capitalizar una tecnología emergente que, según él, tiene un potencial de mercado multimillonario. Pero dijo que ha sido una batalla cuesta arriba convencer a las empresas de productos electrónicos para que reemplacen los chips de silicio debido a la falta de conciencia y problemas de control de calidad.

Navitas, con sede en California, dice que envió sus diseños a Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, un gigante de los semiconductores, para producir y enviar más de 50 millones de chips GaN. La empresa, fundada en 2014, recaudó más de 300 millones de dólares antes de salir a bolsa en 2021.

Hoy en día, la mayoría de los chips GaN de Navitas se pueden encontrar en cargadores de teléfonos y portátiles fabricados por empresas como Samsung, LG, Lenovo y Dell. Pero Sheridan dice que la compañía quiere que su chip GaN sea la mejor opción para evitar fallas en el servidor de datos que provoquen interrupciones en el servicio y la pérdida de cientos de miles de dólares. Los centros de datos que usan estos chips para enfriar sus infraestructuras pueden reducir las emisiones de carbono porque los chips GaN usan menos energía que el silicio.

"Creo que en realidad podemos acelerar la transición del mundo hacia más energías renovables", dijo Sheridan.

Sheridan dijo que a él y a su cofundador, Dan Kinzer, les llevó décadas de investigación y desarrollo llegar a un diseño para su chip, que ahora tiene más de 150 patentes. Sheridan dijo que los circuitos integrados dieron a los chips Navitas una ventaja competitiva sobre los chips GaN producidos por competidores como Infineon, Texas Instruments y Nvidia.

La firma de investigación de mercado P&S Intelligence estimó que, a medida que las empresas de tecnología buscan nuevas formas de reducir su huella de carbono, el mercado de chips de GaN de $5 mil millones podría crecer a $26 mil millones para 2030. Pero Sheridan dijo que los chips de GaN son propensos a defectos y enfrentan problemas de suministro. problemas de la cadena y que los fabricantes deben lidiar con las lagunas de conocimiento sobre la tecnología.

Si bien los expertos dicen que GaN tiene el poder de revolucionar la industria electrónica, el compuesto no es nuevo.

Investigadores académicos en universidades de Estados Unidos y Japón comenzaron a estudiar GaN en la década de 1990. En 1993, los ingenieros Shuji Nakamura, Hiroshi Amano e Isamu Akasaki utilizaron GaN para inventar el LED azul, que transformó la industria de la iluminación y estimuló la comercialización del compuesto.

Pero GaN seguía siendo propenso a los defectos, lo que hacía que su aplicación fuera impopular entre las empresas electrónicas. Navitas decidió intentar perfeccionar los chips, pero sus diseñadores e ingenieros lucharon para que funcionaran.

Debido a que los chips de GaN están hechos de materiales diferentes, es posible que las corrientes eléctricas no fluyan correctamente. Si el voltaje es demasiado bajo, el chip no se encenderá. Pero si el voltaje es demasiado alto, se quemará un fusible.

"GaN es realmente rápido y realmente eficiente, que son excelentes cualidades, pero extremadamente sensibles a cómo se encienden y apagan", dijo Sheridan.

Navitas dijo que la facilidad de uso de los chips de GaN ha sido un obstáculo, ya que las empresas electrónicas no saben que los chips pueden funcionar con sus dispositivos.

"El mayor desafío que tuvimos fue el desconocimiento de que existían componentes de alta velocidad", dijo a Insider Stephen Oliver, vicepresidente corporativo de marketing y relaciones con inversores de Navitas. "No se puede colocar un motor Ferrari en un chasis Yugo y esperar que el auto funcione". Oliver dijo que a menudo tiene que educar a los clientes sobre la facilidad de uso de GaN.

Xing dijo que la falta de conocimiento sobre los chips se extiende a la academia. Dijo que mientras trata de enseñar a los estudiantes sobre GaN, el trabajo de curso sobre diseño electrónico en la mayoría de las escuelas, incluida la suya, se basa abrumadoramente en silicio.

"Todavía hay una gran brecha de conocimiento en nuestro plan de estudios en términos de nuestro diseño electrónico", dijo Xing. Agregó que Navitas a menudo contrata a sus estudiantes para que investiguen y construyan chips GaN porque el departamento de ingeniería de Cornell incorpora GaN en su plan de estudios.

Si bien los chips de GaN son prometedores, los chips de silicio dominan. Sheridan dijo que los fabricantes están atrapados en las viejas formas de los chips de silicio y las interrupciones en la cadena de suministro han limitado su disponibilidad.

"La escasez de semiconductores ha vuelto locos a nuestros clientes", dijo Sheridan.

Dijo que los chips GaN deben funcionar con otros chips y partes del dispositivo para generar energía, y agregó que las empresas están luchando por obtener estos materiales.

Oliver dijo que en gigantes de chips como Intel, el silicio es fundamental para manejar voltajes bajos en sus unidades de procesamiento de gráficos y chips de memoria.

Y los chips de GaN son quisquillosos: Xing dijo que el compuesto de GaN tiene una estructura cristalina compleja que es difícil de mantener y puede romperse fácilmente si los fabricantes no lo depositan correctamente en la oblea de silicio. El proceso de fabricación más largo lo hace más caro.

No obstante, Navitas sigue creciendo. A principios de este mes, adquirió la empresa de semiconductores GeneSic, productora de un compuesto duro que combina silicio y carbono, por un precio no revelado; la adquisición ayudó a impulsar el precio de sus acciones. Dice que también ha invertido en investigación y desarrollo para diseñar chips GaN para sistemas más grandes.

Sheridan dijo que el próximo año la compañía planea implementar suministros para centros de datos basados ​​en GaN, seguidos de chips de GaN alimentados por energía solar el año siguiente, y luego vehículos eléctricos alimentados por GaN para 2025. Navitas también planea solicitar financiamiento de los nuevos EE. UU. la ley de chips y está considerando abrir una planta de fabricación en los Estados Unidos.

"Creo que el mundo va a necesitar mucha más capacidad de fabricación de chips de GaN dado lo enorme que va a ser", dijo.

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