Leitthema Leistungselektronik: GaN und SiC weiter auf dem Vormarsch

Von 18. bis 21. November trifft sich in München die Elektronik-Branche auf der productronica – der Weltleitmesse für die Entwicklung und Fertigung von Elektronik. Ein Fokus-Thema wird in diesem Jahr die Leistungselektronik sein, da sie von zentraler Bedeutung für die Elektromobilität oder die Dekarbonisierung und Digitalisierung der Wirtschaft ist. Auf der Messe erhalten Besucher einen umfassenden Einblick in die Welt von GaN, SiC und Co. Ideeller und fachlicher Träger der Messe ist die Fachabteilung VDMA Productronic.

Die Leistungselektronik ist ein zentraler Baustein moderner Technologien und findet sich in Netzteilen, Stromversorgungen oder Motorantrieben. Leistungshalbleiter sind zum Beispiel essenziell für das Wandeln von Gleich- in Wechselstrom und umgekehrt. Hiermit kommt der modernen Leistungselektronik eine wesentliche Rolle in der Energie- und Mobilitätswende, der Dekarbonisierung sowie der Digitalisierung zu – allesamt Themen, die auf der productronica 2025 im Fokus stehen werden.

Neue Fertigungsstätten in Europa

Dass Leistungselektronik Bestandteil aller wichtigen Zukunftstechnologien ist, lässt sich gut am Markttrend ablesen. So schätzen Analysten von Markets and Markets die jährliche Wachstumsrate der Leistungselektronik bis 2028 auf 5,7 Prozent, mit einem steigenden Marktvolumen von 46,2 Mrd. US-Dollar im Jahr 2023 auf 61 Mrd. USD im Jahr 2028.

War bisher Nordamerika mit über 30 Prozent der Marktanteile führend als Produzent der weltweiten Leistungselektronik, soll vor allem der APAC-Raum (Asien-Pazifik) in Zukunft mit etwa 54 Prozent Marktvolumen zum Vorreiter des globalen Marktes aufsteigen, mit den größten Beiträgen aus China, Japan, Südkorea und Indien. Aber auch Europa geht mit breiter Brust voran: So investieren derzeit namhafte Halbleiterhersteller wie Infineon Technologies oder Vishay in neue Fertigungsstätten, beispielsweise in Deutschland, Italien und der Tschechischen Republik.

GaN und SiC steigern Marktanteile sukzessive

Wichtigste Wachstumstreiber im Bereich der Leistungselektronik sind dabei die sogenannten Wide-Bandgap-Halbleiter Galliumnitrid (GaN) sowie Siliziumkarbid (SiC). Diese sind zwar derzeit noch teurer als klassische Leistungshalbleiter wie Silizium-IGBTs oder MOSFETs, können aber wesentlich höhere Spannungen und Frequenzen schalten.

Größter Vorteil von GaN und SiC ist die große Bandlücke von 3,4 eV bei GaN und 3,2 eV bei SiC im Vergleich zu 1,1 eV bei Si-IGBTs. Dies bringt Vorteile wie eine effiziente Wärmeableitung, hohe Schaltfrequenzen, eine hohe Durchbruchfestigkeit sowie eine geringe Leistungsaufnahme und damit eine hohe Energieeffizienz mit sich. Im Vergleich zu SiC ist GaN für hohe Frequenzen prädestiniert und wird deshalb oft für Server- und Low-Power-Anwendungen eingesetzt, während SiC Vorteile bei hohen Leistungen gegenüber GaN mitbringt und deshalb in Anwendungen wie Energieversorgung, Transportwesen oder Motorsteuerungen bevorzugt zum Einsatz kommt.

Si-IGBTs sind derzeit noch kostengünstiger als Wide-Bandgap-Technologien und überzeugen durch schnelle Schaltgeschwindigkeiten und eine hohe Strombelastbarkeit. Jedoch sind sie thermisch wesentlich instabiler, weshalb sie in Zukunft deutlich weniger Einsatz finden werden als die neuen Technologien.

Exponate und Aussteller auf der productronica

Hersteller von Leistungshalbleitern stehen vor der Herausforderung, die neuen Materialien technisch beherrschbar und wirtschaftlich einsetzbar zu machen, während sie gleichzeitig steigende Anforderungen an Effizienz, Zuverlässigkeit und Miniaturisierung erfüllen müssen. Zusätzlich erschweren hohe Investitionskosten, das weltweite Ringen um Rohstoffe sowie der Fachkräftemangel eine schnelle Skalierung der Produktion.

Auf der productronica 2025 zeigen Aussteller aus dem Halbleiter Ecosystem wie sie mit einem guten Gespür für die richtigen Technologien und Innovationsfreude diese Herausforderungen lösen. Beispielsweise zeigt F&S Bondtec wie das Unternehmen mit der richtigen Verbindungstechnik hochwertige Maschinen für die Chiplets Produktion herstellt, die den Anforderungen an die Miniaturisierung nachkommen. Auch Panasonic bietet mit seinen überzeugenden SiC-Packaging-Lösungen immer die richtige Verbindung. Führende Hochvolumen-Packaging-Technologien für SiC und GaN zeigt beispielsweise ASMPT und Yamaha Robotics stellt passende Roboter für das Packaging von Halbleiterbausteinen vor.

VDMA-Productronic Sonderschau „Special Exhibit“

Daneben bietet der VDMA – ideeller Träger der productronica – Besuchern an seinem „Special Exhibit“ Stand B2 in Halle 461 Einblick in verschiedene Kooperationen für Forschung und Entwicklung im Bereich der Leistungselektronik. So demonstriert beispielsweise das Unternehmen Schweizer Elektronik wie ein Si-MOSFET den Leistungsteil eines Inverters für einen Startgenerator verbessert. Silicon Austria Labs zeigt unter anderem, wie mit modernen Leistungsbauteilen ein Energiewandler-Kontrollpanel für Windkraftanlagen wesentlich leitungseffizienter arbeiten kann. Außerdem präsentiert das Unternehmen Elektra Solar ein elektrisch angetriebenes Flugzeug auf der productronica.

Perfekte Plattform zum Austausch

Besucher der productronica 2025 können sich aus erster Hand über die neuen Trends im Bereich der Leistungselektronik informieren. Mehr als 1.400 Aussteller versammelt die Weltleitmesse für Entwicklung und Fertigung von Elektronik im November in München. Getreu dem Motto „the pulse of innovation“ können Besucher tiefer in die Welt von SiC, GaN und Si-IGBTs einsteigen und sich neueste Informationen direkt von den Ausstellern oder über die umfangreichen Zusatzangebote wie Panel-Diskussionen, Vorträge oder Networking-Events holen.

Parallel lädt die SEMICON Europa dazu ein, die komplette Wertschöpfungskette der Halbleiterindustrie in den Hallen B1, C1 und C2 kennenzulernen.