Moderne Stromversorgungssysteme müssen kompakter und effizienter werden. Die Kombination aus Flying-Capacitor-Multilevel-Wandler (FCML) und GaN-FETs zeigt hier besondere Stärken. Wird das die neue Schlüsseltechnologie in der Leistungselektronik?

Bis Juli 2027 will TSMC seine GaN-Produktionslinien schließen, das wurde im Sommer 2025 bekannt. Die Verantwortlichen von Globalfoundries sehen darin eine Chance und haben jetzt im November 2025 die 650-V- und 80-V-GaN-Technologie des weltgrößten Fertigers lizenziert.

Efficient Power Conversion (EPC) und Renesas Electronics Corporation bündeln ihre GaN-Kompetenz – und greifen damit die Effizienzgrenzen des Siliziums frontal an. Die Allianz könnte Power-Architekturen grundlegend verändern.

GaN- und SiC-Transistoren senken die klassischen Schaltverluste durch bisher unerreichte Schaltfrequenzen. In realen Designs verschiebt sich jedoch das Problem vom Halbleiter hin zur Induktivität, die unter den schnellen Flanken zur neuen Verlustquelle wird.

Mit neuen Topologien, 300-mm-Fertigung und wachsender Nachfrage aus KI-Rechenzentren und Elektromobilität wird GaN zur Schlüsseltechnologie der nächsten Energie-Generation. Doch hinter den schillernden Wafern entscheidet sich ein harter Wettlauf um Kostenführerschaft, Fertigungskapazitäten und Systemkompetenz.

Ein neuer GaN-Leistungstransistor zeigt, wie sich niedriger Einschaltwiderstand, geringe Gate-Ladung und gute Thermik erstmals konsequent kombinieren lassen. Das hat direkte Auswirkungen auf die Auslegung kompakter DC-DC-Wandler und moderner Netzteile.

Unser Experte Ralf Higgelke, der die Branche seit über 20 Jahren beobachtet, beleuchtet die Evolution von SiC und GaN. Er gewährt exklusive Einblicke in das Potenzial von monolithischem GaN sowie in die Chancen der UWBG-Materialien für die Zukunft.

Das Forschungsinstitut imec hat ein neues Programm für GaN-Leistungselektronik ins Leben gerufen, um 300-mm-GaN-Epi-Wachstum sowie Prozessabläufe für GaN-Hochgeschwindigkeits-Transistoren (HEMT) für Nieder- und Hochspannung zu entwickeln. Erste Partner des Innovationsprogramms sind AIXTRON, Globalfoundries, KLA Corporation, Synopsys und Veeco.

In der Raumfahrt sind Bauteile besonders anfällig für Strahlungseffekte wie Single-Event-Burnout (SEB) oder Single-Event-Gate-Rupture (SEGR). Durch die fehlende Atmosphäre ist die Strahlungsintensität deutlich höher. Galliumnitrid (GaN)-Technologie bietet bauartbedingt große Vorteile in Bezug auf Robustheit und Zuverlässigkeit.

Galliumnitrid-FETs (GaN-FETs) haben sich als Schlüsseltechnologie etabliert. Doch trotz aller technologischen Fortschritte bleibt das Wärmemanagement eine zentrale Herausforderung beim Einsatz dieser Bauteile. Ein optimales Design ist erforderlich.