Porsche will 2027 nach eigenen Angaben als erster Autohersteller ein High-End-Soundsystem mit Galliumnitrid-Technologie in Serie bringen. Ein GaN-Chip übernimmt die Spannungswandlung für den 400-Watt-Subwoofer-Verstärker eines Burmester 3D High-End Surround Sound-Systems. Die neue Leistungselektronik soll weniger Energie verlieren, weniger Wärme erzeugen und dadurch leichter sowie kompakter ausfallen.
Beim Burmester-Soundsystem im aktuellen Porsche Taycan liegt die Messlatte bereits ausgesprochen hoch. In unserem ausführlichen Test des Porsche Taycan Turbo S Cross Turismo mit Burmester überzeugte die Kombination aus 21 Lautsprechern, 1.455 Watt Gesamtleistung, 400-Watt-Subwoofer, Air-Motion-Transformer-Hochtönern und Dolby Atmos mit enormer Dynamik und dreidimensionaler Raumabbildung.
Mit einer Bewertung von 97 Prozent steht der Taycan neben dem ebenfalls mit 97 Prozent bewerteten Volvo ES90 mit Bowers & Wilkins an der Spitze der Car-HiFi-Bestenliste von STEREO GUIDE. Nun arbeitet Porsche bereits an der nächsten Generation der Verstärkerelektronik.
GaN versorgt den 400-Watt-Subwoofer-Verstärker
Der neue Hochleistungschip aus Galliumnitrid sitzt nach derzeitigem Informationsstand nicht direkt in der Audio-Ausgangsstufe. Er übernimmt vielmehr die Spannungswandlung für die Stromversorgung des 400-Watt-Subwoofer-Verstärkers. Es geht also zunächst um eine effizientere Energieversorgung und nicht schlicht um den Austausch der eigentlichen Audio-Leistungstransistoren.
Das ist ein wichtiger Unterschied: Galliumnitrid macht ein Soundsystem nicht automatisch klanglich besser. Die höhere Effizienz kann den Entwicklern aber mehr Spielraum bei Leistungsreserven, Kühlung, Gewicht und Bauraum verschaffen. Wie viel davon sich am Ende tatsächlich hören lässt, hängt von der gesamten Verstärker- und Lautsprecherabstimmung ab.
„Ein kraftvolles Bassfundament ist Teil jener Emotionalität, die unsere Kunden von einem Porsche erwarten“, erklärt Steffen Burosch, der im Porsche-Entwicklungszentrum Weissach für Innovationen in Audiosystemen zuständig ist. Die geringeren Verluste der GaN-Technik sollen dazu beitragen, diese Leistung effizienter bereitzustellen. Porsche plant den Serieneinsatz für 2027, nennt bislang aber weder das konkrete Fahrzeugmodell noch weitere technische Daten des kompletten Soundsystems.
Was ist Galliumnitrid?
Das Kürzel GaN steht für Galliumnitrid, eine kristalline Verbindung aus Gallium und Stickstoff. Gallium ist ein metallisches Element, Stickstoff ein Nichtmetall. Gemeinsam bilden sie einen sogenannten III-V-Verbindungshalbleiter mit einer deutlich größeren Bandlücke als Silizium.
Galliumnitrid ist nicht mit Galliumnitrit zu verwechseln. Ein Nitrit enthält Sauerstoff und basiert auf dem Nitrit-Ion NO₂⁻. Das in der Leistungselektronik verwendete GaN enthält dagegen ausschließlich Gallium und Stickstoff. Auch die Vorstellung eines klassischen „Galliumsalzes“ trifft den Charakter des Halbleiterkristalls nur unzureichend: Seine chemischen Bindungen besitzen sowohl kovalente als auch ionische Anteile.
Einem größeren Publikum begegnete Galliumnitrid erstmals in den 1990er-Jahren in blauen Leuchtdioden. Inzwischen findet man GaN-Leistungshalbleiter unter anderem in besonders kompakten USB-Netzteilen, Mobilfunktechnik, Satelliten und industrieller Leistungselektronik.
Warum GaN weniger Kühlung benötigt
GaN-Transistoren können wesentlich schneller schalten als herkömmliche Silizium-Bauteile und verursachen dabei geringere Schaltverluste. Weniger verlorene Energie bedeutet weniger Abwärme. Die höheren möglichen Schaltfrequenzen erlauben außerdem kleinere passive Bauteile wie Spulen und Kondensatoren. Die Universität Stuttgart nennt hohe Schaltgeschwindigkeiten, geringe Verluste und kompakte Bauformen als wesentliche Vorteile von GaN-Leistungshalbleitern.
Beim neuen Burmester-System soll der Kühlkörper dadurch rund 20 Prozent leichter ausfallen. Weil auch weitere Bauteile kleiner dimensioniert werden können, schrumpft der komplette Verstärker. Im Sportwagen zählt jedes Kilogramm, in Elektrofahrzeugen wirkt sich ein geringeres Gewicht zudem zumindest theoretisch positiv auf den Energieverbrauch aus.
Porsche verweist außerdem auf einen ökologischen Nebeneffekt: Der kleinere Kühlkörper benötigt weniger Aluminium, dessen Herstellung sehr energieintensiv ist. Damit sinken bereits bei der Produktion des Verstärkers die damit verbundenen CO₂-Emissionen.
Allerdings stellen sehr hohe Schaltfrequenzen Entwickler vor neue Herausforderungen. Leiterplattenlayout, Filterung und elektromagnetische Verträglichkeit müssen sorgfältig abgestimmt werden, damit die schnell schaltende Leistungselektronik keine unerwünschten Störungen in das empfindliche Audiosystem einstreut. GaN-Chips einfach anstelle von Silizium-Transistoren einzusetzen, reicht deshalb nicht aus; die Schaltung muss ihre besonderen Eigenschaften konsequent nutzen.
Vom Stuttgarter Labor in den Porsche
Die Idee für den Einsatz von Galliumnitrid im Porsche-Soundsystem entstand Mitte 2023. Ab Frühjahr 2024 entwickelten Sound-, Halbleiter- und Nachhaltigkeitsexperten des Sportwagenherstellers gemeinsam mit dem Institut für Robuste Leistungshalbleitersysteme der Universität Stuttgart einen ersten GaN-basierten Prototyp.
In Zusammenarbeit mit einem bislang nicht genannten internationalen Chiphersteller und einem Audio-Entwicklungspartner entstand daraus die serienreife Lösung. Porsche hat nach eigenen Angaben bereits mehrere Patentanmeldungen eingereicht.
Der für 2027 angekündigte Einsatz im Burmester-Soundsystem soll zudem erst der Anfang sein. Porsche untersucht weitere Audio-Anwendungen und erwägt GaN auch für die Energiewandlung in Hochspannungssystemen. Damit könnte die Technik später eine größere Rolle in den elektrischen Antriebs- und Ladesystemen künftiger Sportwagen spielen.
Burmester und Porsche bleiben auf High-End-Kurs
Schon die aktuelle Burmester-Anlage im Taycan zeigt, welchen Stellenwert Porsche dem Klang beimisst. Ihre außergewöhnliche Dynamik, die hochauflösenden AMT-Hochtöner und die mit Dolby Atmos weit über die Fahrzeugkabine hinausreichende Raumabbildung machten sie in unserem Test zu einer der besten ab Werk erhältlichen Car-HiFi-Lösungen.
Die GaN-Technik verspricht zunächst keinen Sprung bei der nominellen Leistung – auch der aktuelle Taycan besitzt bereits einen 400-Watt-Subwoofer. Ihr Vorteil liegt vielmehr darin, diese Leistung mit geringeren Verlusten, weniger Kühlung und geringerem Gewicht bereitzustellen. Ob Porsche und Burmester damit auch klanglich noch einmal über das bereits erreichte Spitzenniveau hinauskommen, muss 2027 ein Hörtest zeigen.
