Galliumnitrid-Marktgröße und -anteil nach Produkttyp (Optohalbleiter, HF-Halbleiter, Leistungshalbleiter); Gerät (diskreter Halbleiter, integrierter Halbleiter); Spannungsbereich (weniger als 100 V, 100 V bis 500 V, mehr als 500 V); Anwendung (Leistungselektronik, Telekommunikation, Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Gesundheitswesen, industrielle Anwendungen, Optoelektronik, erneuerbare Energien) – Globale Angebots- und Nachfrageanalyse, Wachstumsprognosen, Statistikbericht 2025–2037

Galliumnitrid-Sektor: Wachstumstreiber und Herausforderungen

Wachstumstreiber

• 5G- und Telekommunikationsinfrastruktur: Da die Zahl der weltweiten 5G-Verbindungen im Dezember 2024 die 2-Milliarden-Marke überschritten hat, ist der Bedarf an leistungsstarken HF-Komponenten von entscheidender Bedeutung geworden. GaN-Halbleiter sind wichtig für die Herstellung effizienter, kompakter, leistungsstarker und hitzebeständiger HF-Verstärker. Im Juni 2024 brachte Mitsubishi Electric ein neues 16-W-GaN-PAM für 5G-mMIMO-Antennen auf den Markt, um die Reichweite von Basisstationen zu erhöhen und gleichzeitig den Stromverbrauch zu senken. Dieser Trend unterstützt GaN in der drahtlosen Infrastruktur der nächsten Generation, und mit der weltweiten Implementierung von 5G wird der Einsatz von GaN-basierten HF-Komponenten zunehmen. Diese erhöhte Nachfrage ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass GaN im Vergleich zu anderen Materialien eine hohe Leistungsdichte, Effizienz und Bandbreite bietet, was ideal für 5G-Netzwerke ist.
• Beschleunigte Einführung von Elektrofahrzeugen (EV): GaN-Leistungsgeräte ersetzen nach und nach Silizium in elektrischen Antriebssträngen, Ladegeräten und Wechselrichtern, da GaN eine schnellere Schaltgeschwindigkeit und einen besseren Wirkungsgrad bietet. Im Dezember 2024 gingen ROHM und TSMC eine Partnerschaft ein, um gemeinsam GaN-Geräte für Elektrofahrzeuge mithilfe der GaN-on-Si-Technologie von TSMC herzustellen. Mit der zunehmenden weltweiten Verbreitung von Elektrofahrzeugen stellen Automobilhersteller und Tier-1-Anbieter auf GaN um, um die Langlebigkeit und Effizienz der Batterien zu verbessern. GaN bietet kürzere Ladezeiten, weniger Verlustleistung sowie kleinere und leichtere Stromwandler, die für die Verbesserung der Leistung und Energiedichte von Elektrofahrzeugen von entscheidender Bedeutung sind. Es wird erwartet, dass der zunehmende Einsatz von GaN in der Elektrofahrzeugindustrie einer der Hauptfaktoren für das Wachstum des Galliumnitrid-Marktes sein wird.
• Zunehmender Einsatz von künstlicher Intelligenz & Rechenzentren: Das Wachstum der KI hat zu einem hohen Energieverbrauch in Hyperscale-Rechenzentren geführt, was die Nachfrage nach GaN-basierten Netzteilen angekurbelt hat. Im November 2024 brachte Navitas Semiconductor das erste 8,5-kW-Netzteil auf Basis von GaN und SiC auf den Markt, das einen Wirkungsgrad von 98 % erreichte. Da die KI-Arbeitslasten weiter wachsen, ist GaN aufgrund seiner Fähigkeit, kleine Energielösungen mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu implementieren, ein wertvolles Material für HPC-Anwendungen. GaN-basierte Netzteile bieten im Vergleich zu Silizium-basierten Netzteilen eine höhere Leistungsdichte und Effizienz und führen so zu Energieeinsparungen und niedrigeren Betriebskosten. Die Energieeffizienz in Rechenzentren sowie das steigende Interesse an Rechenzentrums-KI und maschinellem Lernen treiben den Einsatz von GaN in Rechenzentren voran.

Herausforderungen

• Produktionsskalierbarkeit und Ertragsbeschränkungen: Die Produktion von Galliumnitrid (GaN) auf kommerzieller Ebene ist trotz der technologischen Verbesserungen immer noch eine Herausforderung. Das Züchten von GaN-Kristallen ist eine Herausforderung und weist aufgrund von Problemen mit der Substratkompatibilität häufig Mängel auf, die die Ausbeute verringern. Dies führt zu einem Engpass in der Lieferkette, der die weitere Einführung von GaN verlangsamen und die Kosten aufgrund einer weniger effizienten Produktion erhöhen kann.
• Regulierung und Strahlenhärtung für die Luft- und Raumfahrt: Eine der größten Herausforderungen auf dem GaN-Markt, die das Wachstum der GaN-Einführung wahrscheinlich verlangsamen wird, sind die strengen gesetzlichen Standards und die Anforderung zur Strahlenhärtung in Luft- und Raumfahrt- und Satellitenanwendungen. Diese Branchen benötigen Teile, die unter Weltraumbedingungen wie Strahlung funktionieren können. Die Anforderung, GaN-Geräte zu produzieren, die diese Standards erfüllen und gleichzeitig Leistung und Zuverlässigkeit beibehalten, erhöht die Kosten und die Schwierigkeit der Herstellung, was den Eintritt und das Wachstum neuer Akteure auf dem Galliumnitrid (GaN)-Markt verlangsamt.