Leistungshalbleiter Nexperia baut GaN-Portfolio für Roboterantriebe aus

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Nexperia B.V.

ROHM Semiconductor GmbH

ISH Ingenieursozietät GmbH

DMB Technics AG

Nexperia will sein GaN-Portfolio 2026 nahezu verdoppeln. Zudem zeigte der Halbleiterhersteller, wie sich GaN-Transistoren für kompaktere und effizientere Motorantriebe humanoider Roboter einsetzen lassen.

Der Halbleiterhersteller Nexperia baut sein Leistungshalbleitergeschäft aus. Das GaN-Portfolio soll sich im Laufe des Jahres 2026 nahezu verdoppeln. Zugleich plant das Unternehmen die Freigabe von rund 60 SiC-Dioden und -MOSFETs. Beim Branchentreffen Pretzl Connect erläuterten Olaf Vogt, Director und Head of Product, Application Marketing and Engineering, und Filippo Scrimizzi, Regional System Application Director, die technischen Schwerpunkte. Neben KI-Rechenzentren und der Elektromobilität rückt dabei die Motorsteuerung humanoider Roboter in den Fokus.

Nexperia will sein bisher stark von diskreten Standardhalbleitern geprägtes Geschäft um Leistungshalbleiter, Module sowie Analog- und Power-ICs erweitern. Die Probleme mit den chinesischen Standorten sollenden Konzern dabei nicht bremsen, so Vogt in seinem Vortrag: „Parallel dazu setzen wir unsere Investitionen in den Bereich der Leistungshalbleiter fort.“

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Hunderte GaN-Schalter pro Roboter

Besonders bei humanoiden Robotern sieht Nexperia Potenzial für Niedervolt-GaN. Die Präsentation geht von 25 bis 35 Gelenkantrieben für Rumpf und Gliedmaßen aus. Für Antriebe im mittleren und höheren Leistungsbereich nennt Nexperia Leistungen zwischen 0,5 und 2 kW. Hinzu kommen zwölf bis 24 kleinere Antriebe für Hände und Finger mit jeweils 20 bis 250 W.

Nach einer von Nexperia gezeigten Marktabschätzung könnten künftig 200 bis 300 GaN-Schalter in einem humanoiden Roboter stecken. Grundlage ist die Annahme, dass rund 65 Prozent der Motorantriebe GaN-Technik nutzen. Vor allem leistungsstärkere Gelenke wie Hüfte, Knie und Schultern gelten als erste Einsatzfelder. Kleinere Antriebe dürften zunächst weiterhin überwiegend Siliziumtransistoren verwenden.

Drei Halbbrücken für die Motorsteuerung

Wie sich GaN dafür einsetzen lässt, zeigte Nexperia anhand eines dreiphasigen Motorantriebs mit drei unabhängig angesteuerten Halbbrücken. In diesem Zusammenhang nennt das Unternehmen die GaN-Transistoren GANE0R8-100QTM, GAN3R2-100CBE und GANE1R8-100QBA. Die Präsentation behandelt außerdem die Parallelschaltung von Niedervolt-E-Mode-GaN-Transistoren.

Die Technik soll höhere Schaltfrequenzen und kürzere Totzeiten ermöglichen. Dadurch lassen sich passive Bauteile, Leistungsstufe und Kühlung verkleinern. Zugleich verspricht sich Nexperia geringere Verluste und eine präzisere Motorregelung. Konkrete Vergleichsmessungen zum Wirkungsgrad des gezeigten Roboterantriebs nennt die Präsentation allerdings nicht.

Scrimizzi betonte, dass Datenblattwerte allein wenig über das Verhalten im fertigen System aussagen. „Entscheidend ist, das Bauelement und die Technologie unter realen Einsatzbedingungen zu testen“, erklärte er. Anhand eines separaten GaN-Wandlertests zeigte Nexperia, dass ein Bauelement mit nominell schlechteren Kennwerten bei höheren Leistungen dennoch einen besseren Wirkungsgrad erreichen kann. Für die Entwickler zählt damit nicht allein die Transistortechnik, sondern ihr Zusammenspiel mit Schaltung, Ansteuerung und thermischem Design. (mc)

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