Der Markt für Leistungshalbleiter auf Basis von Galliumnitrid (GaN) betritt eine goldene Ära.

Im globalen Trend der Technologie- und Industriebranche hin zu hoher Leistung und niedrigem Stromverbrauch rückt Galliumnitrid (GaN) als Kernmaterial der dritten Generation von Halbleitern in den Vordergrund. Mit seinen einzigartigen Vorteilen wie breiter Bandlücke, hoher Elektronenbeweglichkeit und Hochtemperaturbeständigkeit bricht es die Leistungsschranken herkömmlicher Siliziumbauelemente. Seit 2025 hat die Leistung-GaN-Industrie von den Durchbrüchen in der Substrattechnologie bis zur Serienproduktion von Automobilanwendungen, von der Verbreitung von Schnellladern in der Konsumelektronik bis zur Massenanwendung in AI-Datenzentren eine Vielfalt an technologischen Reifung, Anwendungsexplosion und kommerzieller Umsetzung erlebt. Eine Ära des anhaltenden Wachstums ist angebrochen.

Das Eintreten dieser Goldenen Ära ist kein zufälliger technologischer Sprung, sondern das unvermeidliche Ergebnis der kooperativen Entwicklung der gesamten Wertschöpfungskette, der Aufwertung der Marktbedürfnisse und der politischen Unterstützung.

Am 29. Oktober veröffentlichte die Yole Group den neuesten Bericht "Power GaN 2025". Der Bericht zeigt, dass der Markt für Leistung-GaN-Bauelemente mit erstaunlicher Geschwindigkeit wächst. Von 355 Millionen US-Dollar im Jahr 2024 wird er bis 2030 auf etwa 3 Milliarden US-Dollar steigen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 42 % entspricht und einem sechsfachen Wachstum in den nächsten sechs Jahren. "Leistungs-GaN wandelt sich von einem Potenzial in eine Produktionsrealität um", sagte Roy Dagher, Technologie- und Marktanalyst für Verbindungshalbleiter bei der Yole Group. "Wir sehen, dass alle Endmärkte die Adoption beschleunigen. Seine Effizienz, Kompaktheit und Leistungseigenschaften machen es zur Schlüsseltechnologie für die Elektroelektronik in der nächsten Dekade."

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Upgrade der gesamten Wertschöpfungskette und Eintritt in eine neue Phase der massenhaften kommerziellen Nutzung

In der ersten Hälfte des Jahres 2025 verließ die chinesische GaN-Industrie offiziell die "Technologievalidierungsphase" und trat vollständig in die "Phase der massenhaften kommerziellen Nutzung" ein. Von der Herstellung von Substraten und Epitaxieschichten im Oberlauf über die Bauelementefertigung im Mittellauf bis zur Umsetzung von Anwendungen und kommerziellen Erfolgen im Unterlauf zeigt die gesamte Wertschöpfungskette ein kooperatives Upgradepotenzial. Leitende börsennotierte Unternehmen treiben durch technologische Innovation und präzise Planung die Steigerung Chinas' Einflussnahme in der globalen GaN-Wettbewerbslandschaft voran.

Herstellung von Rohstoffen und Substraten

Seit Anfang dieses Jahres hat die Sanan Optoelectronics ihre Präsenz im Bereich der GaN-Technologie kontinuierlich ausgebaut. Das Unternehmen setzt weiterhin auf die Verbesserung und Erweiterung seiner Kernplattform für Silizium-basiertes GaN. Bemerkenswerterweise hat Sanan Optoelectronics begonnen, eine Plattform für die Auftragsfertigung von RF-Silizium-basiertem GaN aufzubauen. Diese vorausschauende Strategie zielt darauf ab, die Kerntechnologien für zukünftige Hochfrequenz- und Hochleistungsanwendungen in der Konsum-RF-Branche vorzuhalten und den Marktvorsprung zu sichern.

Bis August dieses Jahres lag die monatliche Kapazität von Silizium-basiertem GaN der Tochtergesellschaft Hunan Sanan stabil bei 2.000 Wafern. Laut offiziellen Angaben des Unternehmens hat es seine Kapazität in der GaN-Produktionslinie für integrierte Schaltungen kontinuierlich erweitert, um die Marktbedürfnisse zu befriedigen.

Jucan Optoelectronics verfolgt in der Entwicklung im GaN-Bereich eine klare Strategie, die sowohl die Stärkung traditioneller Vorteile als auch die Erschließung neuer Wachstumskurven umfasst. Im Bereich der Vertiefung des GaN-Geschäfts hat das Unternehmen seine Kern-Geschäftslinie für GaN-basierte blau-grüne LEDs kontinuierlich optimiert. Durch die Verbesserung der Produktionsausrüstung und die präzise Verwaltung hat es die Produktivität stetig gesteigert und die Produktionsmenge auf ein neues Hoch erreicht. Insbesondere die hochwertigen GaN-Produkte wie Mini-LEDs, Hochleistungsbeleuchtung und Automobilbeleuchtung haben sich ausgezeichnet, mit sowohl starkem Absatz als auch hohen Umsätzen. Die Betriebseinnahmen dieser Geschäftsbereiche haben alle neue Rekorde aufgestellt.

Zur gleichen Zeit wurde im Januar 2025 das Projekt für rot-gelbe LEDs auf der Basis von Galliumarsenid erfolgreich in Betrieb genommen. Dieser Durchbruch markiert die erfolgreiche Transformation des Unternehmens von einem einseitigen Anbieter von blau-grünen LEDs zu einem Anbieter von LEDs in allen Farben (rot, gelb, blau, grün). Die Kapazität dieses Projekts hat sich rasch erhöht. Derzeit hat die monatliche Produktion bereits die Marke von 50.000 Wafern überschritten, und die Produktionsausrüstung für eine monatliche Kapazität von 100.000 Wafern ist im Wesentlichen installiert.

Entwurf und Fertigung von Bauelementen

Wingtech Technology hat in diesem Jahr seine GaN-Produktpalette kontinuierlich erweitert und eine Produktfamilie von verstärkenden GaN-FETs im Bereich von 40 V bis 700 V aufgebaut. Das neue bidirektionale Bauelement mit niedriger Spannung von 40 V kann in der Batteriemanagementsystem von Mobilgeräten und Laptop-Computern eingesetzt werden, während die Hochspannungsbauelemente von 650 V und 700 V in Anwendungen wie LED-Treibern und AC/DC-Wandlern ihre Stärken entfalten. Besonders erwähnenswert ist, dass der kleine Range-Extender Gemini von Haosi Power, der auf der Shanghai Auto Show 2025 vorgestellt wurde, 650-V-Kaskaden-GaN-Bauelemente von Wingtech Technology eingesetzt hat. Durch die Optimierung der Gate-Ansteuerung hat diese Technologie die Systemstabilität erheblich verbessert.

Die Kapazitätserweiterung wird ebenfalls stetig vorangetrieben. Die 8-Zoll-SiC- und GaN-Produktionslinie, die im vergangenen Jahr gestartet wurde, hat die Installation der Ausrüstung abgeschlossen. Gleichzeitig macht das Unternehmen mit der Investition von 200 Millionen US-Dollar in die Errichtung einer GaN- und SiC-Produktionslinie in Hamburg gute Fortschritte. Es wird erwartet, dass die Linie Ende 2025 in Betrieb genommen wird, was eine solide Kapazitätsbasis für die Serienproduktion von Bauelementen der dritten Halbleitergeneration bieten wird.

Innosecure hat in diesem Jahr ebenfalls ein starkes Wachstumspotenzial im GaN-Bereich gezeigt und einen aggressiven Expansionsplan entwickelt. Ziel ist es, die monatliche Kapazität seiner 8-Zoll-GaN-Wafer von der gegenwärtigen 13.000 auf 20.000 Wafer bis Ende 2025 zu erhöhen. Das Unternehmen hat ein neues Produkt von 100 V mit innovativer Top-Kühlungspackung vorgestellt, um die Effizienz von Solar- und Energiespeichersystemen zu optimieren. Gleichzeitig ist seine dritte Generation von 700-V-GaN-Bauelementen vollständig auf den Markt gekommen. Diese Generation von Produkten hat die Chipfläche um 30 % reduziert und eine deutliche Verbesserung in der Energieeffizienz und Wärmemanagementleistung erzielt. Darüber hinaus hat es mehrere neue Produkte wie 100-V-bidirektionale Bauelemente und Hochleistungs-GaN-ICs vorgestellt, die präzise auf Hochleistungsanwendungen in Datenzentren und Robotern abzielen.

Zusätzlich hat das Unternehmen ein Abkommen über die Technologieentwicklung und Fertigung von GaN mit STMicroelectronics unterzeichnet und ein gemeinsames Labor mit United Automotive Electronics gegründet, um gemeinsam an der Entwicklung fortschrittlicher Elektroelektroniksysteme für neue Energiefahrzeuge auf der Basis von GaN-Technologie zu arbeiten.

Penetration in verschiedene Branchen eröffnet Wachstumspotenzial

Leistungs-GaN-Bauelemente dringen mit ihren Kernvorteilen wie Effizienz, Energieeinsparung und Miniaturisierung in verschiedene Schlüsselbranchen vor und das Marktgefüge wird immer deutlicher. Bis 2030 werden die Konsum- und Mobilbranchen die dominierende Macht werden und mehr als 50 % des Marktes belegen. Die Kernanwendungen konzentrieren sich auf Schnellladegeräte bis 300 W, Überspannungsschutzvorrichtungen (OVP), Haushaltsgeräte und Batteriemanagementsysteme für Mobilgeräte. Diese Branchen, die nahe am Endverbraucher liegen, sind aufgrund der hohen technologischen Reife und niedrigen Ersetzungsgebühren die ersten Angriffspunkte für die Massenanwendung von GaN-Bauelementen.

Datenzentren und die Telekommunikationsbranche gelten als "Goldenes Segment" für GaN-Bauelemente. Der explosive Anstieg der Künstlichen Intelligenzrechnungen und des Datenverkehrs treibt die Aufwertung der Stromversorgungsarchitektur in Datenzentren voran. GaN-Bauelemente sind aufgrund ihrer Eignung für Stromversorgungsgeräte (PSU) über 3 kW die Kernwahl für die nächste Generation von Stromversorgungssystemen, da sie die Gerätegröße effektiv optimieren, Wärmeverluste reduzieren und die Betriebskosten senken können. Die Ankündigung der neuen Architektur von NVIDIA für Datenzentren im Jahr 2025 hat eine Welle an Kooperationen in der Branche ausgelöst. Leitende Hersteller von Leistungshalbleitern wie Texas Instruments, Navitas, Infineon Technologies, Innosecure und onsemi haben sich beteiligt, um GaN-Bauelemente in 800-V-Hochspannungs-Gleichstrom-Stromversorgungssysteme zu integrieren. Diese Reihe von Kooperationen markiert den Start der Massenimplementierung von GaN-Bauelementen. Laut Vorhersagen der Yole Group wird die kommerzielle Einführung der relevanten Produkte um 2027 erfolgen. Bis 2030 wird dieser Bereich 13 % des Marktes belegen und die Einnahmen werden über 380 Millionen US-Dollar steigen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 53 % entspricht. Wie Roy Dagher sagte: "Die Kombination von AI, Elektrifizierung und Nachhaltigkeitszielen macht GaN in den nächsten Generationen von Server- und Telekommunikationsstromversorgungssystemen unverzichtbar."

Das Automobil- und Mobilitätssegment zeigt ein starkes Wachstumspotenzial. Obwohl es aufgrund der kurzfristigen Abkühlung des Elektromarktsektors etwas zurückgeblieben ist, besteht langfristig eine starke Wachstumstriebkraft. Es wird erwartet, dass die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate zwischen 2024 und 2030 73 % betragen wird und der Marktanteil im Jahr 2030 etwa 19 % betragen wird. In der Branche sind mehrere wichtige Meilensteine erreicht worden: Changan Automobile hat das erste GaN-basierte On-Board-Charger (OBC) eingeführt. GaN-Bauelemente werden bereits weit verbreitet in LiDAR-Systemen für fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) eingesetzt. Gleichzeitig werden die Anwendungen von OBC (< 11 kW) und DC-DC-Wandlern kontinuierlich erweitert. Mit der fortschreitenden Elektrifizierung und Intelligenzierung von Automobilen wird die Penetration von GaN-Bauelementen in Kernbereichen wie Batteriemanagement und Fahrerassistenz im Automobilbereich stetig steigen.

Die Industrie- und Energieversorgungsbranche entwickelt sich zum dritten Hauptwachstumsantrieb für Leistung-GaN-Bauelemente. Es wird erwartet, dass sie bis 2030 etwa 11 % des Marktes belegen wird. Die technologischen Durchbrüche im Energiebereich sind besonders bemerkenswert. Enphase Energy hat den ersten GaN-basierten Mikroinverter eingeführt, der die Grundlage für die Effizienzsteigerung in der Photovoltaikbranche legt. Darüber hinaus werden GaN-Bauelemente auch in Batteriespeichersystemen und tragbaren Energiespeichern allmählich eingesetzt. Im Bereich von Robotern und Motorantrieben wird die Adoptionsrate von GaN-Bauelementen zwischen 2028 und 2029 in die Beschleunigungsphase eintreten. Die kooperative Entwicklung der industriellen Automatisierung und der neuen Energiebranche wird ein breites Potenzial für die GaN-Anwendung in diesem Bereich eröffnen.

Von der Materialinnovation zur Bauelementerevolution

Derzeit dominiert die Technologie von 6-Zoll-Silizium-basiertem GaN (GaN-on-Si) im Bereich der GaN-Technologie. Diese Technologiestrecke hat aufgrund ihrer deutlichen Kostenvorteile den Markt dominiert - die Kosten für Siliziumsubstrate sind nur ein Zehntel von denen von Siliziumcarbid, und es kann direkt auf bestehende Halbleiterproduktionslinien zurückgegriffen werden. Im Bereich der Wafer-Auftragsfertigung hat TSMC seit langem die Spitze inne, mit einer monatlichen Kapazität von 3.000 bis 4.000 Wafern für 6-Zoll-GaN. Mit der Aufwertung der Industrie hat TSMC jedoch bestätigt, dass es in den nächsten zwei Jahren einige GaN-Produktionslinien einstellen wird. Diese strategische Anpassung spiegelt die tiefgreifende Veränderung der globalen GaN-Industrielandschaft wider.

Die Industrie wechselt rasch auf 8-Zoll-Wafer, was einen tiefgreifenden Einfluss auf die Branchenlandschaft haben wird. Laut einer Studie und Vorhersage von Yole wird der 8-Zoll-Wafer bis 2030 über 80 % der Marktbedürfnisse decken. Der Hauptantrieb für diesen Übergang ist die deutliche Verbesserung