Mit der Ankündigung von Exportkontrollen für Gallium und Germanium hat China für Schlagzeilen gesorgt. Diese beiden Rohstoffe werden für die Produktion von Computerchips, Solar-Paneelen und Glasfasern benötigt. Im vergangenen Jahr produzierte die Volksrepublik laut dem Research-Haus Antaike 190 Tonnen Germanium, etwa 60 Prozent des weltweiten Angebots. Bei Gallium liege die Quote bei mehr als 90 Prozent. Insgesamt seien etwa 606 Tonnen dieses Rohstoffs in China gewonnen worden.
Gerade für die Elektroauto-Branche kommen die chinesischen Exportkontrollen für Gallium ungelegen - die Branche setzt große Hoffnungen auf neuartige Halbleiter aus diesem Material. Galliumnitrid-Chips werden vor allem dann eingesetzt, wenn es um schnelles Laden geht. Das Material kommt mit großen Mengen Strom klar, ohne allzu heiß zu werden, und ist damit optimal geeignet für das Laden von strombetriebenen Fahrzeugen. Sollte China nun den Export beschränken, müssten Autohersteller umdenken.
Galliumverbindungen werden in einer Reihe von Produkten verwendet, von LEDs bis zu Smartphone-Adaptern. In seiner reinen Form schmilzt es in der Hand – unterschiedliche Galliumverbindungen sind dagegen begehrte Halbleiter. Für die Autobranche ist vor allem Galliumnitrid als Leistungshalbleiter interessant. Infineon kaufte zuletzt den kanadischen Entwickler GaN Systems für 830 Millionen Dollar und will das Geschäft deutlich ausweiten. Infineon-Chef Jochen Hanebeck sagte dem Handelsblatt dazu: „Jetzt sind wir an einem Punkt, an dem das Geschäft mit Galliumnitrid, kurz GaN, exponentiell abhebt.“
Schnelleres Laden
GaN-Chips können besonders schnell schalten, außerdem sind weniger Chips nötig als bei anderen Grundstoffen. Autobauer können damit ihre Ladeeingänge im Fahrzeug kleiner und leichter gestalten. „Man kann entweder schneller laden oder braucht weniger Platz“, erläutert Umesh Mishra, Mitgründer des US-Unternehmens Transphorm, das Galliumnitrid-Chips entwickelt. Galliumnitrid könne dabei helfen, das Gewicht zu reduzieren, und sei zudem günstiger als andere Lösungen, für welche kostspielige Edelmetalle wie Platin oder Palladium nötig seien. Weil Effizienz bei Elektroautos besonders zählt, kommt das bei den Autobauern gut an.
Noch befinden sich viele der Autos, in denen GaN-Chips eingesetzt werden sollen, in der Entwicklungsphase. Sollte nun tatsächlich Gallium knapp werden, bedeutet das Handlungsbedarf für die Autobauer. Denn so ganz einfach lassen sich die Chips nicht austauschen. Alastair Neill, Direktor beim Forschungsinstitut Critical Minerals Institute, sagt zwar, dass bei den Autos, die in der Entwicklung noch am Anfang stünden, als Alternative Siliziumkarbid-Chips eingesetzt werden könnten, auch wenn diese andere Eigenschaften hätten und im Vergleich zu GaN weniger Leistung böten. „Aber wenn man sich auf Galliumnitrid festgelegt und das in der Entwicklung berücksichtigt hat, steckt man in Schwierigkeiten“, fügt er hinzu. Ein Grund: Bei Siliziumkarbid sind zwei Chips an einem Ladepunkt nötig – bei Galliumnitrid reicht einer.
Ein japanischer Autozulieferer prüft einem Insider zufolge deshalb gerade, ob Galliumnitrid oder Siliziumkarbid zum Einsatz kommen soll. „Sollten wir eine größere Menge dieser Produkte nutzen, sind die chinesischen Exportkontrollen durchaus ein Faktor“, sagte die mit den Überlegungen des Unternehmens vertraute Person, die nicht genannt werden wollte. Infineon lehnte eine Stellungnahme direkt zu Gallium ab und verwies auf seine Beschaffungsstrategie, welche auf unterschiedliche Lieferanten in verschiedenen Ländern setze. Derzeit seien keine größeren Auswirkungen auf die Produktion zu erkennen.
China hat quasi Monopolstellung
Zumindest derzeit führt bei der Gallium-Beschaffung kein Weg an China vorbei. Weltweit stammt fast das gesamte benötigte Rohgallium aus der Volksrepublik. Das Material fällt bei der Aluminiumproduktion als Nebenprodukt ab – grundsätzlich ist die Produktion damit auch in Aluminiumwerken anderswo möglich. Bis 2016 wurde auch in Deutschland Gallium in Stade produziert – aus wirtschaftlichen Gründen wurde die Produktion jedoch eingestellt. „China hat seit spätestens 2011 die gesamte Galliumindustrie mit Dumpingpreisen zerstört“, sagt Michael Herz, Chef des Waferherstellers Freiberger Compound, der Galliumarsenid unter anderem für LEDs produziert und zu den wichtigsten Galliumkunden weltweit gehört. Transphorm-Mitgründer Mishra zeigt sich entsprechend zuversichtlich, dass Alternativen gefunden werden: „Wenn China komplett den Hahn zudreht, werden die Preise steigen, und dann werden die Leute ihre Werke in anderen Ländern wieder hochfahren.“
Chinas Gallium- und Germanium-Produzenten
Nachfolgend eine Übersicht der wichtigsten Gallium- und Germanium-Produzenten des Landes:
Lincang Xinyuan, etablierter Germanium-Produzent: Das in der südwestchinesischen Provinz Yunnan beheimatete Unternehmen Lincang Xinyuan gewinnt Germanium in eigenen Germanium- und Kohle-Minen. Das Unternehmen produziert jährlich 47,6 Tonnen Germanium-Barren. Dazu kommen 60 Tonnen Germanium-Tetrahydrid, das zum Bau von 5G-Mobilfunknetzen benötigt wird, sowie 300.000 Germanium-Wafer für die Solarzellen-Herstellung. Wegen einer schwächelnden Nachfrage und fallender Preise schrieb die Firma 2022 einen Verlust von umgerechnet etwa acht Millionen Euro.
Chihong, aufstrebender Germanium-Produzent: Yunnan Chihong Zinc & Germanium ist mit einer Produktion von 56 Tonnen verschiedener Germanium-Produkte 2022 nach eigenen Angaben der größte chinesische Anbieter dieses Rohstoffs. Die gesicherten Germanium-Vorkommen in den Zink- und Blei-Lagerstätten des Unternehmens beliefen sich auf mehr als 600 Tonnen. Dies entspreche 17 Prozent der Gesamtbestände des Landes. Chihong ist eine Tochter des staatlichen Aluminium-Konzerns Chinalco. Das Unternehmen gewinnt vor allem Zink, Blei, Silber und Gold, allerdings ist das Germanium-Geschäft in den vergangenen Jahren kräftig gewachsen. Unlängst startete die Firma die Produktion von hochreinem Germanium-Tetrachlorid, das für Glasfaserkabel benötigt wird. Die Kapazität der Anlage liege bei 30 Tonnen jährlich.
Chinalco, wichtiger Gallium-Produzent: Die staatliche Aluminiumhütte Chinalco gewinnt Gallium in drei Werken. Deren Maximal-Kapazität liege bei insgesamt 200 Tonnen jährlich. 2022 seien 146 Tonnen produziert worden. Gallium fällt als Nebenprodukt bei der Aluminium-Produktion ab. China ist der weltgrößte Hersteller dieses Leichtmetalls.
Weitere Gallium-Produzenten: Neben Chinalco gewinnen auch die Aluminiumhütten East Hope, Zhuzhou Keneng, Zhuhai Fangyuan Gallium. Ein weiterer Anbieter ist Xiaoyi Xingan, ein Gemeinschaftsunternehmen von Xiaoyi Xing'an Chemical und Nanjing Jinmei, einer Tochter von AXT. Der US-Konzern stellt Wafer für die Halbleiter-Industrie her.
