Stille Sanktionen bei Gallium verschaffen China einen GaN-Vorsprung bei Waffen gegenüber den USA

Eine Parade in Peking und ein stiller Wandel bei Halbleitern

Das Spektakel einer Militärparade in Peking lenkt den Blick auf neue Raketen, Drohnen und gepanzerte Fahrzeuge. Die folgenreichste Entwicklung dieses Jahres fand jedoch nicht auf dem Paradeplatz statt. Sie stand in einem Bericht des Instituts für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der zu dem Schluss kam, dass China die Galliumnitrid-Halbleitertechnologie zur Reife gebracht hat und sie in einem Tempo in militärischen Systemen einsetzt, mit dem Rivalen kaum Schritt halten können. Chinas Exportkontrollen für wichtige Ausgangsstoffe stellt der Bericht nicht als schlagzeilenträchtigen Schritt dar, sondern als langsam wirkendes Druckmittel, das Konkurrenten einschränkt, während chinesische Programme im Inland ausgebaut werden.

Galliumnitrid, häufig als GaN abgekürzt, ist das Arbeitspferd hinter einer neuen Generation militärischer Elektronik. China produziert fast das gesamte Primärgallium, das für die Herstellung von GaN-Bauelementen verwendet wird, und hat die Exportbestimmungen für Gallium und das verwandte Element Germanium verschärft. Analysten beschreiben die Wirkung als stille Sanktion, da sie keine bestimmten US-Rüstungsunternehmen ins Visier nimmt, ihnen aber den Zugang zu unverzichtbaren Materialien erschwert. Das Ergebnis ist nach Ansicht chinesischer Forscher ein wachsender Generationenabstand bei Phased-Array-Radaren und Systemen für die elektronische Kampfführung.

In seiner jüngst veröffentlichten Einschätzung hob das Institut für Physik hervor, wie Materialpolitik und technologischer Fortschritt ineinandergreifen.

Das Institut schrieb, hinter den jüngsten Fortschritten stehe eine verborgene Entwicklungslinie im Halbleiterbereich, und fügte hinzu, dass Chinas GaN-Halbleitertechnologie ausgereift sei.

Diese Reife ist bedeutsam, weil sie sich unmittelbar in größere Radarreichweiten, leistungsfähigere Störsender, kompaktere Zielsuchköpfe und ein besseres Energiemanagement in Kampfsystemen umsetzen lässt. Zugleich wird sie zum Druckmittel. Wenn der wichtigste Lieferant eines Ausgangsstoffs den Hahn zudreht, geraten davon abhängige Programme ins Stocken oder werden teurer.

Warum Galliumnitrid Radare und Raketen verändert

GaN gehört zu einer Klasse von Halbleitern, die als Halbleiter mit großer Bandlücke bekannt sind. Im Vergleich zu herkömmlichem Silizium kann GaN bei höheren Spannungen und Temperaturen arbeiten, pro Flächeneinheit deutlich mehr Leistung verarbeiten und schneller schalten. Diese Eigenschaften machen es ideal für Hochfrequenzverstärker und Leistungselektronik. In einem Radar ermöglicht GaN jedem Sende- und Empfangsmodul, stärkere Signale auszusenden, ohne zu überhitzen, und anschließend rasch auf schwache Echos zu lauschen. In einem Zielsuchkopf hält es die Leistung auch bei Störversuchen aufrecht und passt zugleich in eine schmale Raketenspitze.

Von Silizium zu Galliumnitrid

Jahrzehntelang stützten sich viele militärische Radare auf Galliumarsenid oder hochwertige Siliziumbauelemente. Diese Materialien haben sich bewährt, doch GaN erweitert die Leistungsgrenzen. Ingenieure können auf derselben Fläche mehr Elemente in Antennenfelder integrieren und diese stärker beanspruchen. Das vergrößert die Erfassungsreichweite, verbessert die Störfestigkeit und ermöglicht den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Modi. Die Technologie ist auch für die Energieumwandlung auf Schiffen und Flugzeugen wichtig: Ein höherer Wirkungsgrad verringert Wärmeentwicklung und Gewicht, beides kostbare Ressourcen bei Kampfflugzeugen und anderen militärischen Plattformen.

Die USA setzen bereits wichtige GaN-basierte Systeme ein, darunter das AN/SPY 6 der Marine und das AN/TPS 80 G/ATOR des Marine Corps. Chinesische Forscher und Staatsmedien zufolge hat China GaN in großem Maßstab in die Produktion überführt und setzt es bei luftgestützten Frühwarnflugzeugen, Flugabwehrsystemen und Kampfflugzeugradaren ein. Trifft das zu, deutet es nicht nur auf Fortschritte beim Bauelementedesign hin, sondern auch auf einen gesicherten Zugang zu dem vorgelagerten Gallium, das diese Bauelemente erst ermöglicht.

Von Genehmigungspflichten zu einem gezielten Exportverbot

Pekings erster Schritt erfolgte im Juli 2023, als das Handelsministerium eine Genehmigungspflicht für Gallium- und Germaniumexporte einführte. Offiziell diente dies der nationalen Sicherheit. Zugleich folgte es auf eine Reihe von US-Kontrollen für fortschrittliche Chips und Anlagen zur Chipfertigung, die für China bestimmt waren. Im Dezember 2024 verschärfte China die Maßnahmen und verbot Exporte von Gallium, Germanium und Antimon auf den US-Markt, während es die Prüfungen für verwandte Waren verschärfte. Diese Mineralien sind für Halbleiter, Infrarotsensoren, Glasfasern, Solarzellen, Batterien und Munition von zentraler Bedeutung.

Handels- und Preisdaten zeigen die Auswirkungen. Nach den Regelungen von 2023 gingen Chinas Galliumlieferungen zurück. Die Preise in Europa verdoppelten sich innerhalb eines Jahres nahezu, während Käufer verzweifelt nach Lieferungen suchten. Auch die Germaniumversorgung wurde knapper. Die Antimonpreise schnellten in die Höhe. Gleichzeitig blieb China die dominierende Quelle für Primärgallium; US-amerikanische und verbündete Käufer waren stark auf chinesisches Ausgangsmaterial angewiesen, selbst wenn sie über Drittländer einkauften.

In der Praxis kam der Warenfluss nicht über Nacht zum Erliegen. Eine Auswertung der Handelsdaten für 2024 zeigt, dass die US-Importe von Germanium und Gallium weiterhin Material chinesischen Ursprungs umfassten, das wahrscheinlich über Drittländer geliefert wurde. Analysten nennen Belgien als wichtigen Umschlagplatz für Germanium-Reexporte. Die Sekundärproduktion von Gallium wurde unter anderem in Kanada und Deutschland ausgeweitet, und Japan setzte auf Raffination und Recycling, um den Schock abzufedern. Das Bild ist von einer schrittweisen Verknappung statt einem vollständigen Lieferstopp geprägt, wobei sich höhere Kosten und längere Lieferzeiten entlang der gesamten Lieferkette ausbreiten.

Eine wachsende Lücke bei militärischer Elektronik

Der Bericht der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, den chinesische Medien aufgegriffen haben, argumentiert, dass dieser materielle Hebel zu einer schnelleren Einführung von GaN-basierten Radaren, Zielsuchköpfen und Störsendern in der Volksbefreiungsarmee geführt hat. Berichte heben Phased-Array-Radare auf luftgestützten Frühwarnplattformen wie der KJ 500A sowie fortschrittliche Radarsysteme im Zusammenhang mit dem J-20-Programm hervor. Einige Berichte verweisen zudem auf GaN-Zielsuchköpfe für weitreichende Luft-Luft-Raketen und den verstärkten Einsatz in Flugabwehrsystemen. Eine unabhängige Bestätigung für jede einzelne Plattform ist begrenzt, doch angesichts der industriellen Präsenz Chinas erscheint der Trend zu einer breiteren Einführung von GaN glaubwürdig.

GaN ist auch in den USA längst etabliert. Die AN/SPY-6-Familie bildet das Kernstück einer neuen Radararchitektur für Zerstörer. Das G/ATOR der Marines bringt die Leistungsfähigkeit von GaN zu expeditionären Einheiten. Programme der Luftwaffe und des Heeres treiben den Einsatz von GaN in der elektronischen Kampfführung und der Raketenabwehr voran. Der Unterschied besteht chinesischen Quellen zufolge im Tempo der Einführung in allen Teilstreitkräften und im Kostendruck, den die Galliumverknappung auslöst.

Eine Studie des Center for Strategic and International Studies hat hervorgehoben, wie tief Gallium in der US-Verteidigungselektronik verankert ist.

Die Analyse stellte fest, dass Galliumverbindungen wichtige Ausgangsstoffe für fortschrittliche US-Verteidigungssysteme sind, und nannte dabei das AN/SPY-6-Radar der Marine und das AN/TPS-80-G/ATOR-Radar des Marine Corps. Außerdem fügte sie hinzu, dass diese Materialien zunehmend in fortschrittlicher Mikroelektronik verwendet werden.

Diese Abhängigkeit betrifft nicht nur die USA. Viele Systeme verbündeter Staaten haben ähnliche Anforderungen. Wenn China ausreichend Gallium für seine inländischen GaN-Programme sichern und zugleich die Kosten und Unsicherheit für ausländische Käufer erhöhen kann, könnte sich das Kräfteverhältnis beim Einführungstempo verschieben. Darum geht es im Kern bei der Behauptung eines Generationenabstands. Entscheidend ist weniger ein einzelnes spektakuläres Gerät als vielmehr die Zahl der Antennenfelder, Zielsuchköpfe und Leistungsbausteine, die jedes Jahr bei den Einheiten ankommen.

Wie Washington und seine Verbündeten sich anzupassen versuchen

US-Vertreter und Branchenführer verfolgen mehrere parallele Ansätze. Einer besteht darin, durch Bergbau, Raffination und Recycling mehr Gallium- und Germaniumquellen außerhalb Chinas zu erschließen. Der andere zielt darauf ab, die Abhängigkeit durch Investitionen in Materialien der nächsten Generation zu verringern, die GaN in bestimmten Anwendungsbereichen ebenbürtig oder überlegen sein könnten.

Bei den Materialien hat das Pentagon Raytheon im Rahmen eines Projekts der Defense Advanced Research Projects Agency damit beauftragt, synthetische Diamant- und Aluminiumnitrid-Bauelemente für Hochleistungs- und Hochfrequenzelektronik zu entwickeln. Diese Materialien haben größere Bandlücken als GaN und könnten noch höhere Leistung ermöglichen, wenn es Forschern gelingt, die Produktionsprobleme zu bewältigen und die Fertigung auf größere Wafer zu skalieren.

Colin Whelan, der bei Raytheon den Bereich Advanced Technology leitet, sagte, die Arbeit stelle einen bedeutenden Schritt in der Halbleitertechnologie dar. Das Team greife auf Erfahrungen mit ähnlichen Materialien in Verteidigungssystemen zurück, um Diamant und Aluminiumnitrid für künftige Sensoren und Kommunikationssysteme nutzbar zu machen.

Auch die Verbündeten werden aktiv. Australien, Japan, Indien, Südkorea und die USA koordinieren sich bei kritischen Mineralien in Formaten wie dem Quad und dem Indo-Pazifik-Wirtschaftsrahmen. Die US-Export-Import-Bank hat Finanzierungsinstrumente aufgelegt, um den Aufbau ausländischer Bergbau- und Verarbeitungsstandorte zu unterstützen, die unabhängig von chinesischer Kontrolle sind. Japan verfügt durch Raffination, Recycling und Primärproduktion im Zusammenhang mit der Zinkverarbeitung über mehrere Zugangswege zu Gallium und ist dadurch vergleichsweise widerstandsfähig. Deutschland hat die Wiederaufnahme der Primärgalliumproduktion geprüft, während Kanada und andere Länder ihre Sekundärproduktion gesteigert haben.

Dennoch ist die Ausgangslage schwierig. Eine jüngste Einschätzung des CSIS kam zu dem Schluss, dass China den überwiegenden Anteil der Primärgalliumversorgung kontrolliert. China hat zudem den Export bestimmter Extraktionstechnologien eingeschränkt, die konkurrierende Produzenten benötigen. Daher dürften Marktpreise allein nicht ausreichen, um rasch neue Kapazitäten zu schaffen. Politiker in Washington und den Hauptstädten der Partnerländer erwägen Vorräte, gemeinsame Beschaffung und gezielte Investitionen, um die Lücke zu überbrücken, während private Unternehmen das Recycling und die Rückgewinnung in Schmelzwerken ausweiten.

Der US Geological Survey hat auf die wirtschaftlichen Folgen hingewiesen. Seinen Schätzungen zufolge könnte ein vollständiger Lieferstopp die Galliumpreise stark steigen lassen und das US-Bruttoinlandsprodukt in Verbindung mit einem Germaniumverbot um mehr als drei Milliarden Dollar verringern. Die USA unterhalten keinen staatlichen Galliumvorrat. Sollte China von einem gezielten Verbot zur Durchsetzung von Beschränkungen gegen Reexporte über Drittländer übergehen, könnten die Störungen schwerwiegender werden, bis alternative Quellen ausreichend ausgebaut sind.

Was die Daten zur Lieferkette tatsächlich zeigen

Die Handelsdaten bis 2024 zeichnen ein differenziertes Bild. Offizielle chinesische Statistiken weisen nach Einführung der Genehmigungspflicht einen starken Rückgang der Gallium- und Germaniumexporte in die USA aus, gefolgt von keinen direkten Lieferungen mehr nach dem gezielten Verbot. In den US-Daten wurden weiterhin Importe chinesischen Ursprungs erfasst. Diese Diskrepanz lässt sich am besten mit Reexporten über Länder wie Belgien im Fall von Germanium sowie mit der Sekundärproduktion und Wiederaufbereitung chinesischen Ausgangsmaterials in Ländern wie Deutschland und Kanada im Fall von Gallium erklären. Deutschland hatte jahrelang kein Primärgallium produziert, war aber für einen beachtlichen Anteil der US-Importe verantwortlich, ein weiterer Hinweis auf Reexporte.

Die Preisentwicklung bestätigt die Verknappung. Europäische Käufer berichteten, dass sich die Galliumpreise innerhalb eines Jahres nach Einführung der ersten Kontrollen nahezu verdoppelt hatten. Die Germaniumversorgung wurde unregelmäßig; einige Industriekunden warnten vor dem Risiko, dass die Vorräte ausgehen könnten. Nach den Maßnahmen vom Dezember 2024 stiegen die Antimonpreise rasch. Diese Veränderungen verteuern Radarmodule, Infrarotsensoren und Präzisionsfertigung und können Projekte verzögern, während Beschaffungsteams nach Material suchen.

Die weitere Entwicklung hängt von zwei Faktoren ab. Erstens kommt es darauf an, wie konsequent China gegen Reexporte und ergänzende Produkte wie Extraktionsharze und Verarbeitungsanlagen vorgeht. Zweitens ist entscheidend, wie schnell die Produzenten der Verbündeten Raffinerien umrüsten, neue Rückgewinnungsanlagen in Schmelzwerken einrichten und das Recycling ausweiten können. Projekte gibt es auf dem Papier, und einige sind angelaufen, doch ihre Vorlaufzeiten erstrecken sich über mehrere Haushaltszyklen. Bis diese Standorte in Betrieb gehen, können selbst geringfügige Änderungen der chinesischen Genehmigungspraxis Preise und Zeitpläne beeinflussen.

Signale aus Peking und Washington

Peking hat den Einsatz von Handelsregeln und Exportkontrollen als Mittel der Staatskunst nach und nach normalisiert. China hat formelle Sanktionsregelungen eingeführt, staatliche Eigentumsansprüche in strategischen Rohstoffbereichen geltend gemacht und den Export bestimmter Technologien zur Verarbeitung seltener Erden beschränkt. Diese Schritte knüpfen an frühere informelle Maßnahmen an und signalisieren die Bereitschaft, innenpolitische Hebel zu nutzen, um die globale Versorgung in Bereichen zu beeinflussen, in denen China einen Vorteil hat.

Washington hat mit strengeren Kontrollen des chinesischen Zugangs zu fortschrittlichen Chips und Anlagen, mehr Unternehmen auf Beschränkungslisten und dem Bemühen um eine Diversifizierung der Lieferketten reagiert. Verbündete haben Frühwarnnetze für Störungen bei Mineralien eingerichtet und Logistikpläne verknüpft, um die Versorgung mit kritischen Ausgangsstoffen bei Krisen aufrechtzuerhalten.

Verteidigungstechnologen betonen, warum all das für das Schlachtfeld wichtig ist. GaN und verwandte Materialien sind für Radare, Kommunikation und Leistungselektronik zentral, die moderne Gefechtsführung prägen.

Dr. Fabian Villalobos, leitender Ingenieur bei Rand, brachte es einfach auf den Punkt: Sie sind unverzichtbar.

Diese Klarheit erklärt die Dringlichkeit auf beiden Seiten. China versucht, seine Materialdominanz in einsatzfähige Systeme umzusetzen. Die USA und ihre Partner arbeiten daran, die Versorgung auszuweiten und Plattformen mit Bauelementen aufzurüsten, die wenig Strom verbrauchen, Hitze widerstehen und Funkwellen präzise lenken. Der Wettbewerb zeigt sich weniger in einer einzelnen Ankündigung als in Lieferterminen, Stückzahlen und der Häufigkeit, mit der Wartungsteams veraltete Module durch GaN-Bauteile ersetzen.

Wichtige Punkte

• Ein Bericht der Chinesischen Akademie der Wissenschaften besagt, dass Chinas GaN-Technologie ausgereift ist und auf militärischen Plattformen eingesetzt wird.
• Peking ging 2023 von Genehmigungspflichten zu einem Exportverbot für Gallium, Germanium und Antimon mit Bestimmungsort USA im Jahr 2024 über.
• China dominiert die Primärgalliumversorgung, während auch die Germaniumproduktion stark konzentriert ist. Das führt bei Käufern zu Preissprüngen und langen Lieferzeiten.
• US-Verteidigungssysteme wie AN/SPY 6 und G/ATOR verwenden bereits GaN, doch chinesischen Quellen zufolge erfolgt der Einsatz in der Volksbefreiungsarmee schneller und umfassender.
• Die Handelsdaten deuten auf fortgesetzte Reexporte über Drittländer hin. Das mildert den unmittelbaren Schlag ab, erhöht aber Kosten und Unsicherheit.
• DARPA hat Raytheon mit der Entwicklung von Diamant- und Aluminiumnitrid-Bauelementen beauftragt, um die Abhängigkeit von Gallium zu verringern; zugleich investieren Verbündete in nichtchinesische Lieferquellen.
• Schätzungen des USGS zufolge könnte ein vollständiger Lieferstopp das US-BIP um rund 3,4 Milliarden Dollar verringern. Die USA verfügen über keinen Galliumvorrat.
• Die nächste Phase hängt davon ab, wie konsequent China gegen Reexporte vorgeht und wie schnell Projekte der Verbündeten die Raffination, Rückgewinnung und das Recycling ausweiten.