UltimateGaN : Infineon: Neuartige Galliumnitrid-Chips mit Wirkungsgradgewinn

Ein Europäisches Forscherteam, an dem der Halbleiterhersteller Infineon, die Fronius AG sowie Silicon Valley Labs beteiligt ist, hat Energiesparchips aus dem Halbleitermaterial Galliumnitrid entwickelt. Die neuartigen Halbleiter sollen Vorteile für das Laden von E-Autos, das Einspeisen von Sonnen- und Windenergie ins Stromnetz und Datentransfers bringen. Koordiniert wurde das Projekt "UltimateGaN" von Infineon als Halbleiter-Kompetenzzentrum.

Galliumnitrid (GaN) fällt als Nebenprodukt bei der Aluminiumherstellung an. Sein Potenzial entfaltet das Material als Halbleiter, hieß es von Infineon: "GaN-Halbleiter sind hitzebeständiger, bringen mehr Leistung, wandeln Energie viel schneller und haben damit weniger Energieverluste." Eingesetzt werden sie bereits bei LED-Leuchten und Netzteilen in der Unterhaltungselektronik - verglichen mit anderen Ladelösungen reduziert GaN die Energieverluste um 21 Prozent. Im Projekt "UltimateGaN" wurde jetzt an leistungsstarken GaN-Chips geforscht, um sie auch für andere Anwendungen nutzbar zu machen. Unter anderem wurden die Mikrochips verbessert und gleichzeitig verkleinert.

Vorteile bringen die neuen Chips laut Infineon beim kabellosen Laden von E-Autos. So wurde ein Prototyp entwickelt - eine kleine Platte, die zum Beispiel auf dem Boden auf Parkplätzen vor Supermärkten installiert werden könnte. "Der Prototyp erzielte einen Effizienzgrad von bis zu 96 Prozent, was bisherige Wirkungsgrade von 90 bis 93 Prozent klar übertrifft", hieß es von Infineon. Eine Drei-Prozent-Verbesserung der Energieeffizienz biete das Potenzial, bis 2030 eine Verringerung von circa 1,7 Megatonnen CO2 pro Jahr zu erreichen, das sind etwa so viel wie rund eine Million Autos mit Verbrennungsmotor ausstößt.

Energiewandlungsverluste zu minimieren sei außerdem ein wichtiges Thema bei der Integration von Microgrids - also lokalen Teilnetzen aus Photovoltaik, Wind und Speichertechnologien - in das intelligente Stromnetz ("Smart Grid"). Und schließlich wurde auch an GaN-Verstärkermodulen geforscht, die beim schnellen Datentransfer helfen sollen, wie er für blitzschnelles Videostreamen oder die Kommunikation im Internet der Dinge nötig ist. Die 5G-Verstärker aus GaN seien auch günstiger, wodurch ein schnellerer, energieeffizienter und klimaschonender 5G-Rollout ermöglicht werden soll.

"Galliumnitrid-Halbleiter sind eie Basis für nachhaltige Innovationen ‘developed and made in Europe‘" sagt Sabine Herlitschka, Vorstandsvorsitzende Infineon Technologies Austria AG. Das europäische Projekt "UltimateGaN" lief insgesamt dreieinhalb Jahre lang. Das Projektvolumen belief sich auf 48 Millionen Euro und wurde aus Investitionen der Industrie, Förderungen der einzelnen beteiligten Länder sowie dem ECSEL Joint Undertaking finanziert. Die Projektpartner kamen aus Österreich, Belgien, Deutschland, Italien, Norwegen, der Slowakei, der Schweiz, Spanien und Schweden.