Galliumnitrid gilt als große Hoffnung für die effiziente Steuerung von Strom. Infineon hat das Material als Erster in kosteneffiziente 300-Millimeter-Scheiben gegossen. © Infineon
Der Neubiberger Chip-Riese Infineon ist heute schon Weltmarktführer bei Leistungshalbleitern. Die sind entscheidend, um Elektroautos zu steuern, den Strom von Photovoltaikanlagen ins Netz zu speisen und KI-Rechenzentren zu versorgen. Jetzt wollen die Oberbayern die Effizienz der Chips mit einem neuen Material auf ein anderes Level heben: Galliumnitrid, erstmals gefertigt auf kosteneffizienten 300-Millimeter-Scheiben. Offiziell vorgestellt wird die Technologie diese Woche auf der Elektronica-Messe in München. Entwicklungschef Johannes Schoiswohl hat unserer Zeitung vorab erklärt, was er sich von dem Durchbruch erhofft.
Herr Schoiswohl, ganz grundsätzlich: Wofür braucht die Welt Galliumnitrid?
Mehrere Jahrzehnte haben wir Innovationen bei Silizium-Halbleitern ständig nach vorne getrieben. Inzwischen gelingen der Branche im Silizium-Bereich immer noch Fortschritte. Für die nächsten großen Innovationssprünge brauchen wir aber auch neue Werkstoffe wie Galliumnitrid.
Und was können wir uns von Galliumnitrid versprechen?
Am Ende werden wir die Verlustleistung noch einmal halbieren können. Ein Beispiel: Wenn wir ein E-Auto mit einem Silizium-Lader tanken, geht das mit einer Effizienz von 95 Prozent. Wenn man stattdessen auf Galliumnitrid wechselt, geht das mit 97,5 Prozent Effizienz.
Ihnen ist beim Galliumnitrid kürzlich aber ein Meilenstein gelungen: Als weltweit erstes Unternehmen können Sie dieses Material auf 300-Millimeter-Scheiben herstellen. Was bedeutet das?
Der Vorgang ist technisch sehr anspruchsvoll: Wir haben eine 300 Millimeter durchmessende Silizium-Scheibe, auf die eine Schicht Galliumnitrid aufgewachsen wird. In die obersten Mikrometer fräsen wir dann den eigentlichen Leistungshalbleiter. Das ist der einfache Teil, den kennen wir aus unseren bisherigen Prozessen. Die Herausforderung besteht aus dem Aufwachsen: Silizium und Galliumnitrid haben eine regelmäßig unterschiedliche Gitterstruktur. Dadurch entsteht eine Spannung, die den Wafer, also die Scheibe, verbiegt, bis sie bricht. Zum Vergleich: Der Druck wirkt so stark, wie fünf Elefanten, die auf einer Cent-Münze stehen. Und wir haben es geschafft, die Spannung durch ganz viele Einzelschritte abzubauen.
Was ist der Vorteil der 300-Millimeter-Scheiben?
Sie sind deutlich kosteneffizienter als schmalere Wafer. Es ist ein wichtiger Schritt dahin, dass wir auf das Kostenniveau eines Silizium-Leistungshalbleiters kommen. Das bedeutet: Die Kunden bekommen in Zukunft einen deutlich effizienteren Chip zu wettbewerbsfähigen Preisen.
Wo wird der neue Wafer gefertigt?
Die erste Pilotanlage steht in Villach in Österreich. Das Schöne ist: Wir können ganz viele Anlagen aus der Silizium-Herstellung mitnutzen, es ist also nicht sehr kapitalintensiv. Danach werden wir die Kapazitäten dahin schieben, wo der Markt es braucht.
Sie setzen auch auf ein zweites neues Halbleitermaterial: Siliciumcarbid. Weshalb?
Galliumnitrid funktioniert am besten für Spannungen unter 1000 Volt. Das sind zum Beispiel Haushaltsladegeräte, Anwendungen in der Elektromobilität und der Bereich Computer-Server. Für mehr Spannung, also größere E-Autos, Hochleistungsrechenzentren oder bei der Herstellung Erneuerbarer Energie durch Solar- und Windanlagen setzen wir parallel auf Siliziumcarbid.
Das wird vor allem mit dem zunehmenden Einsatz von E-LKW und KI-Rechenzentren spannend. Wie kommen Sie da voran?
Wir sind gerade im Übergang von Sechs-Zoll- auf Acht-Zoll-Scheiben. Parallel bauen wir im malaysischen Kulim gerade die wettbewerbsfähigste Siliziumcarbid-Fabrik der Welt. Da sind wir also in Sachen Technologie und Kapazität aus unserer Sicht an der Weltspitze.
Werden Galliumnitrid und Siliziumcarbid normales Silizium verdrängen?
Stand heute werden die drei Materialien parallel existieren. Es ist wie mit der E-Mobilität, da wird der Verbrenner auch nur langsam ersetzt.
Wie steht es um die Verfügbarkeit der Rohstoffe?
Infineon hat ein diverses Lieferantennetzwerk. Indem wir Partnerschaften mit Unternehmen auf der ganzen Welt eingegangen sind, haben wir unsere Versorgung gesichert, was die Widerstandsfähigkeit des Unternehmens erhöht.
Welchen Marktanteil peilen Sie bei den neuen Materialien an?
Wir sind bei den klassischen Leistungshalbleitern mit großem Vorsprung Weltmarktführer. Deshalb wollen wir auch bei den neuen Materialien die Besten sein. Auch weil mit der Größe mehr Kosteneffizienz kommt und sich dadurch eine Aufwärtsspirale ergibt. Die globalen Wachstumstreiber Dekarbonisierung und Digitalisierung werden die Nachfrage nach effizienten Halbleitermaterialien wie Galliumnitrid und Siliziumkarbid weiter antreiben. Interview: Matthias Schneider