Lichter, compacter en krachtiger! Als eerste automerk ter wereld brengt Porsche een high-end audiosysteem met galliumnitride-technologie op de markt. Galliumnitride (GaN) is een halfgeleidermateriaal dat een aanzienlijk hogere efficiency en vermogensdichtheid mogelijk maakt ten opzichte van conventioneel silicium, waardoor elektronische systemen beter kunnen presteren met kleinere en lichtere componenten.

Porsche heeft de GaN-technologie samen met de Universiteit van Stuttgart doorontwikkeld voor toepassing in de auto. Onder de noemer 'Driven by GaN' maakten de partners de technologie geschikt voor gebruik in het Burmester® 3D High-End Surround Sound System. Daarmee is Porsche de eerste autofabrikant ter wereld die galliumnitride-halfgeleiders toepast in een high-end audiosysteem.

Een krachtige GaN-chip zorgt bij deze technologie voor de spanningsomzetting van de 400 watt sterke subwoofer-versterker. Naar verwachting wordt de innovatieve technologie vanaf 2027 voor het eerst toegepast in een productiemodel van Porsche. Ondertussen onderzoekt het merk welke mogelijkheden GaN nog meer biedt voor andere toepassingen. Porsche heeft inmiddels meerdere patentaanvragen ingediend voor deze innovatie.

"Een krachtige bas vormt een belangrijk onderdeel van de emotionele beleving die onze klanten van een Porsche verwachten. De vermogensreserves van onze systemen zorgen voor een overtuigende en dynamische geluidsweergave, die perfect aansluit bij het karakter van onze sportwagens", aldus Steffen Burosch, verantwoordelijk voor innovaties op het gebied van audiosystemen bij het Porsche ontwikkelingscentrum in Weissach. "Geluid in een Porsche draait om pure emotie. Met GaN kunnen we die beleving nog verder versterken. Onze klanten profiteren zo van de uitstekende geluidskwaliteit van het Burmester® High-End Sound System én van de allernieuwste technologie."

Nieuwe halfgeleidertechnologie klaar voor serieproductie
Galliumnitride is een innovatief halfgeleidermateriaal dat in de jaren negentig voor het eerst op grotere schaal werd toegepast in blauwe LED's. Tegenwoordig worden GaN-chips gebruikt in uiteenlopende toepassingen, van compacte en lichte USB-laders voor smartphones en tablets tot zelfs satellieten. Halfgeleiderschakelaars op basis van GaN - beter bekend als transistors - maken hogere schakelfrequenties mogelijk en hebben dankzij de materiaaleigenschappen aanzienlijk lagere schakelverliezen dan vergelijkbare transistors op basis van silicium. Doordat hierbij minder warmte vrijkomt, neemt de efficiëntie van de spanningsomzetting toe. Tegelijkertijd kunnen elektronische componenten zoals condensatoren en spoelen compacter en lichter worden uitgevoerd.

Die voordelen gelden ook voor het Burmester® 3D High-End Surround Sound System van Porsche. Dankzij de aanzienlijk efficiëntere vermogensomzetting van GaN-halfgeleiders ten opzichte van conventionele siliciumhalfgeleiders gaat er minder energie verloren en wordt de apparatuur minder warm. Daardoor is aanzienlijk minder koeling nodig en kan het koellichaam circa twintig procent lichter worden uitgevoerd. Ook de passieve componenten kunnen kleiner worden gemaakt. Het resultaat is een versterker die zowel lichter als compacter is.

Bovendien komt daar nog een milieuvoordeel bij: voor de koelingsunit is minder aluminium nodig. Omdat de productie van aluminium veel energie vraagt, helpt deze materiaalbesparing om CO₂-emissies tijdens de productie van de versterkers te voorkomen.

Nog maar het begin
Porsche kwam medio 2023 op het idee om de voordelen van galliumnitride te benutten. Vanaf het voorjaar van 2024 werkte een team van Porsche experts op het gebied van audio, halfgeleiders en duurzaamheid samen met het Institute for Robust Power Semiconductor Systems van de Universiteit van Stuttgart aan het eerste prototype van een subwoofer-versterker op GaN-basis. In nauwe samenwerking met een toonaangevende internationale chipfabrikant en een ontwikkelingspartner op audiogebied slaagde het team er in een productierijpe subwoofer-versterker te ontwikkelen.

"Het potentieel is enorm, en dit is nog maar het begin. GaN is bij uitstek geschikt voor toepassingen waarbij elektrisch vermogen wordt omgezet", aldus Dr. Heuken. "Er zijn veel toepassingen denkbaar in onze sportwagens en die onderzoeken we momenteel verder. Zo kan de halfgeleider bijvoorbeeld worden gebruikt voor vermogensomzetting in hoogspanningssystemen. Daarmee is GaN bijzonder interessant voor de ontwikkeling van elektrische sportwagens."