L’industrie aérospatiale s’engage de plus en plus dans la transition vers des systèmes électriques dans le but de réduire les émissions et d’optimiser l’efficacité.

Dans ce contexte et face à ces exigences, les transistors de puissance à base de nitrure de gallium (GaN) apparaissent comme les meilleurs candidats pour relever ces défis exigeants imposés par l’industrie du transport. Ils se distinguent notamment par leur tension de claquage elevé, leur vitesse de commutation, et leurs faibles pertes, permettant ainsi d’atteindre une densité de puissance élevée et un haut rendement énergétique. C’est dans ce contexte que l’IRT Saint Exupéry a mené le projet GANRET jusqu’à la fin d’année 2025.

GANRET : un premier projet pour permettre l’intégration massive de l’électronique de puissance basée sur le GaN

L’ambition du projet était de permettre l’intégration massive de l’électronique de puissance basée sur le GaN dans la mobilité électrique, tout en garantissant des niveaux de fiabilité élevés. Le projet d’une durée de quatre ans a rassemblé des acteurs majeurs de toute la chaîne de valeur, de l’équipementier au grand intégrateur système, en passant par les laboratoires de recherche et centres de test : Airbus, Safran, Schaffler (Vitesco), Thales Alenia Space, STMicroelectronics, Valeo, Wise Integration, AMPERE, IES (, LAAS, SATIE, ICAM , Nucletudes, Alter Technology, TRAD, ainsi que la DGA, CNES, ESRF, CEA.

Plusieurs axes de travail se sont poursuivis tout au long du projet :

• La compréhension des mécanismes de défaillance (Physics of Failure – PoF) avec l’étude et analyse des modes de vieillissement et de défaillance spécifiques aux technologies GaN.
• Le développement de procédures de test adaptées
• La conception pour la fiabilité avec l’élaboration de recommandations de conception (Safe Operating Area, règles de « derating », marges de sécurité, etc.).
• La capitalisation des connaissances avec la constitution d’une base de données dédiée rassemblant les résultats, notamment les modèles de fiabilité, au service de l’ensemble de la communauté industrielle et scientifique.

Une suite GANRET + bien amorcée

Dans la continuité du projet GANRET, le projet GANRET+, porté par l’IRT Saint Exupéry et démarrant en 2026 pour quatre ans, visera à approfondir les connaissances acquises sur les technologies GaN pour l’électronique de puissance. Il se focalisera également sur l’étude de composants plus complexes que le simple discret, tels que les dispositifs intégrant dans un même boîtier le driver, des éléments logiques et plusieurs transistors GaN.

GANRET+ poursuivra les travaux sur la fiabilité, avec l’objectif d’adapter et de renforcer les protocoles de qualification pour répondre aux nouvelles architectures et à l’évolution rapide du marché. L’un de ses objectifs majeurs sera de poursuivre et d’élargir les travaux sur la fiabilité, à la fois des composants discrets et des architectures plus intégrées.

Le projet s’attachera en particulier à l’étude de composants intégrant, au sein d’un même boîtier, le transistor GaN et son driver, qu’il s’agisse :

• De systèmes en boîtier (SiP – System in Package), associant un driver en silicium et des transistors GaN,
• Ou de solutions monolithiques, intégrant les fonctions de commande directement à partir d’un driver en GaN.

Par ailleurs, la robustesse des composants GaN face aux environnements radiatifs constituera un axe de travail structurant de GANRET+.

S’appuyant sur les axes prioritaires identifiés dans GANRET, le nouveau projet mettra aussi à jour le portefeuille de fournisseurs et de types de composants étudiés, afin de suivre l’évolution de l’écosystème GaN et de rester en phase avec les besoins industriels.

À notre connaissance, GANRET et sa suite GANRET+ constituent, au niveau européen, le programme de R&T le plus vaste et le plus complet, focalisé sur la fiabilité et la mise en confiance des technologies GaN pour l’électronique de puissance.