Markteinführung für Wide-Band-Gap-(WBG)-Leistungsbauelemente:
Der Markt für Wide-Band-Gap-(WBG)-Leistungsbauelemente wird voraussichtlich bis 2030 ein Volumen von über 7.717,69 Millionen US-Dollar erreichen, ausgehend von einem Wert von 1.350,0 Millionen US-Dollar im Jahr 2022. Das Wachstum wird von 2023 bis 2030 mit einer jährlichen Wachstumsrate von 24,6 % erwartet.
Marktdefinition und -übersicht für Wide-Band-Gap-(WBG)-Leistungsbauelemente:
Wide-Band-Gap-(WBG)-Leistungsbauelemente sind Halbleiterbauelemente, die einen Betrieb mit hoher Schaltgeschwindigkeit, hoher Spannung und hoher Temperatur ermöglichen. WBG-Halbleiter wie SiC, GaN und Diamant weisen eine Energiebandlücke von mehr als 2 Elektronenvolt (eV) auf und ermöglichen so eine effizientere Energieerzeugung, -übertragung und -nutzung. Darüber hinaus verfügen Materialien mit großem Bandabstand über bessere thermische Eigenschaften, sodass sie bei höheren Temperaturen betrieben werden können. Daher eignen sich WBG-Leistungsbauelemente hervorragend für Anwendungen wie Fahrzeugelektrifizierung, unterbrechungsfreie Stromversorgung und 5G-Kommunikation, da sie schnellere Schaltgeschwindigkeiten bieten und so die genannten Anwendungen unterstützen.
Markteinblicke in Wide-Band-Gap-Leistungsbauelemente (WBG):
Marktdynamik für Leistungsbauelemente mit breiter Bandlücke (WBG) - (DRO):
Wichtige Treiber:
Steigende Nachfrage nach Hochleistungshalbleitern in der Datenverarbeitung Rechenzentren
Der zunehmende Einsatz von Hochleistungshalbleitern in Rechenzentren aufgrund der enormen Datenmengen treibt das Wachstum des Marktes für Wide-Band-Gap-(WBG)-Leistungsbauelemente voran. Der wachsende Trend zu Social-Media-Plattformen, Online-Gaming und Streaming-Anwendungen erzeugt große Datenmengen und erhöht damit die Nachfrage nach leistungsstarken Siliziumkarbid-(SiC)- und Galliumnitrid-(GaN)-Leistungsbauelementen. WBG-Leistungsbauelemente werden zudem eingesetzt, um hohe Datenverkehrslasten zu bewältigen und die entsprechende Bandbreite für die genannten Anwendungen bereitzustellen. So kündigte Navitas Semiconductor im Dezember 2021 die Eröffnung eines neuen Rechenzentrums an, um siliziumbasierte Leistungsbauelemente auf Galliumnitrid-(GaN)-ICs umzustellen und so Rechenzentren mit hocheffizienten Systemen mit hoher Leistungsdichte auszustatten. Der zunehmende Einsatz von Hochleistungsbauelementen zur Bewältigung der enormen Datenmengen treibt das Marktwachstum voran.
Steigende Nachfrage nach Wide-Bandgap-Leistungsbauelementen in der Automobilindustrie
Die steigende Zahl von Elektro- und Hybridfahrzeugen aufgrund der Kraftstoffeffizienz und der niedrigen Betriebskosten treibt die Nachfrage nach Wide-Bandgap-Halbleitern in der Automobilindustrie an. Wide-Bandgap-Halbleiter (WBG), darunter Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN), bieten hohe Betriebstemperaturen, Spannungen und überlegene Leistung für Leistungsumwandlungsstufen in Elektrofahrzeugen. So brachte Nexperia im November 2021 eine neue Familie von Hochleistungs-Siliziumkarbid-Dioden (SiC) für die Herstellung von Automobilkomponenten in Elektrofahrzeugen auf den Markt. Die Einführung von WBG-Leistungshalbleitern in Leistungselektroniksystemen von Elektrofahrzeugen zur Verbesserung von Effizienz, Reichweite und Zuverlässigkeit treibt das Marktwachstum voran.
Wichtigste Einschränkungen:
Komplexe Herstellungsverfahren für Wide-Bandgap-Leistungsbauelemente
Die Herstellungsverfahren für Wide-Bandgap-Leistungsbauelemente, insbesondere für SiC und Galliumnitrid (GaN), sind im Vergleich zu herkömmlichen siliziumbasierten Bauelementen recht komplex. Daher sind die Entwicklung effizienter und kostengünstiger Fertigungsverfahren sowie eine zuverlässige Wafer-Scale-Produktion der Hauptfaktor, der das Wachstum des Marktes für Wide-Bandgap-Leistungsbauelemente hemmt. Darüber hinaus bremst die komplexe Verpackung von Wide-Bandgap-Leistungsbauelementen in kleinen Abmessungen das Marktwachstum.
Zukünftige Chancen:
Einführung von Cloud-Computing-Technologie für das Datenmanagement
Die Integration fortschrittlicher Technologien wie Künstlicher Intelligenz (KI) und Maschinellem Lernen (ML) in Cloud-Computing generiert enorme Datenmengen, die im Prognosezeitraum potenzielle Marktwachstumschancen eröffnen. Es wird erwartet, dass die generierte Datenmenge die Nachfrage nach Wide-Bandgap-Leistungsbauelementen erhöhen wird, was zu einer Senkung des Energieverbrauchs und einer Verbesserung der Gesamtleistung der genannten Anwendungen führt. Die enormen Datenmengen aus Speicher-, Transaktions- und Verbindungsgeräten eröffnen im Prognosezeitraum erhebliche Marktwachstumschancen.
Ausbau von 5G und drahtlosen Kommunikationssystemen
Der Ausbau von 5G-Netzen und die steigende Nachfrage nach drahtlosen Kommunikationssystemen erfordern Hochfrequenz-Leistungsbauelemente mit schnellen Schaltgeschwindigkeiten. Dies eröffnet potenzielle Wachstumschancen für den Markt für Wide-Bandgap-Leistungsbauelemente. Wide-Bandgap-Leistungsbauelemente, wie beispielsweise Galliumnitrid (GaN), erfüllen die Anforderungen des Hochfrequenzbetriebs und ermöglichen eine effiziente Leistungsverstärkung, verbesserte Signalintegrität und optimierte drahtlose Kommunikationssysteme. Daher wird erwartet, dass die Verbreitung von 5G-Netzen und drahtlosen Kommunikationssystemen die Nachfrage nach WBG-Leistungsbauelementen in drahtlosen Infrastruktur- und Datenkommunikationsanwendungen ankurbeln wird.
Marktbericht zu Wide Band Gap (WBG)-Leistungsbauelementen:
| Berichtsattribute | Berichtsdetails |
| Zeitplan der Studie | 2017–2030 |
| Marktgröße im Jahr 2030 | 7.717,69 Millionen USD |
| CAGR (2023–2030) | 24,6 % |
| Nach Material | Siliziumkarbid, Diamantsubstrat, Galliumnitrid, Zinkoxid und weitere |
| Nach Anwendung | Erneuerbare Energien, Fahrzeugelektrifizierung, Industrielle Motorantriebe, unterbrechungsfreie Stromversorgung, 5G-Kommunikation und weitere |
| Nach Endnutzer | Automobilindustrie, Energie- und Versorgungswirtschaft, Industrie, Luft- und Raumfahrt & Verteidigung und andere |
| Nach Regionen | Asien-Pazifik, Europa, Nordamerika, Lateinamerika, Naher Osten & Afrika |
| Wichtige Akteure | Navitas Semiconductor, Cree Inc., Infineon Technologies AG, Avago Technologies, Nexperia, ROHM Semiconductors, STMicroelectronics, Infineon Technologies AG, Transphorm Inc., Microchip Technology Inc. |
Marktsegmentanalyse für Wide-Band-Gap-Leistungsbauelemente (WBG):
Materialbasiert:
Der Markt unterteilt sich nach Materialien in Siliziumkarbid, Diamantsubstrat, Galliumnitrid, Zinkoxid und weitere. Das Siliziumkarbid-Segment erzielte im Jahr 2022 mit 30,86 % den größten Umsatzanteil. SiC weist im Vergleich zu GaN-Leistungsbauelementen eine größere Bandlücke (ca. 3,0 bis 3,3 eV) auf, wodurch SiC-Bauelemente höhere Durchbruchspannungen bewältigen und bei höheren Temperaturen betrieben werden können. Daher treibt der Einsatz von SiC-Leistungsbauelementen in Hochleistungs- und Hochspannungsanwendungen, wie z. B. in der Stromübertragung und beim Laden von Elektrofahrzeugen, das Marktwachstum voran. So brachte Toshiba im August 2022 die dritte Generation von SiC-MOSFETs auf den Markt, die einen niedrigen Durchlasswiderstand und reduzierte Schaltverluste für industrielle Anwendungen bieten. Darüber hinaus beschleunigt die hohe Wärmeleitfähigkeit von SiC-Leistungsbauelementen das Marktwachstum.
GaN-Leistungsbauelemente werden im Prognosezeitraum voraussichtlich das schnellste jährliche Wachstum verzeichnen. GaN verfügt über eine höhere Elektronenbeweglichkeit, wodurch GaN-Bauelemente einen geringeren Einschaltwiderstand und geringere Leitungsverluste erreichen. Darüber hinaus werden GaN-Bauelemente auf kleineren Wafern hergestellt, was zu kleineren und kompakteren Bauelementen führt. Dadurch eignen sich GaN-Leistungsbauelemente für den Einsatz in tragbaren elektronischen Geräten, Automobilsystemen und Rechenzentren und tragen so zum Marktwachstum bei.
Anwendungsbezogen:
Der Markt ist je nach Anwendung segmentiert in erneuerbare Energien, Fahrzeug Elektrifizierung, industrielle Motorantriebe, unterbrechungsfreie Stromversorgung, 5G-Kommunikation und weitere. Der Automobilsektor erzielte im Jahr 2022 den größten Umsatzanteil. Wide-Bandgap-Leistungsbauelemente bieten einen höheren Wirkungsgrad und schnellere Schaltgeschwindigkeiten und ermöglichen so eine verbesserte Leistungsumwandlung und höhere Leistungsdichte. Daher werden Wide-Bandgap-Leistungsbauelemente in Elektro- und Hybridfahrzeugen zur effizienten Stromerzeugung eingesetzt. Darüber hinaus werden Wide-Bandgap-Leistungsbauelemente in DC/DC-Wandlern zur Stromverteilung und Spannungsumwandlung in Elektrofahrzeugen eingesetzt. So brachte Renesas Electronics Corporation im August 2022 eine neue Generation von Si-IGBTs auf den Markt, die geringe Leistungsverluste in Wechselrichtern von Elektrofahrzeugen ermöglichen. Darüber hinaus treibt der Einsatz von Wide-Bandgap-Leistungsbauelementen zur effizienten Speicherung, Übertragung und Speicherung von Strom das Marktwachstum voran.
Der Bereich der erneuerbaren Energien wird im Prognosezeitraum voraussichtlich das schnellste CAGR-Wachstum verzeichnen. Bauelemente mit großem Bandabstand, wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN), werden in Solarwechselrichtern eingesetzt, um den von Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in netztauglichen Wechselstrom (AC) umzuwandeln. Darüber hinaus spielen Bauelemente mit großem Bandabstand eine entscheidende Rolle in Energiespeichersystemen wie Batterien und Superkondensatoren.
Nach Endverbraucher:
Nach Endverbraucher unterteilt sich der Markt in die Branchen Automobil, Energie und Versorgung, Industrie, Luft- und Raumfahrt & Verteidigung und Sonstige. Die Automobilindustrie erwirtschaftete im Jahr 2022 den größten Umsatzanteil. Darüber hinaus bieten Bauelemente mit großem Bandabstand ausreichend Leistungsvorteile bei der Energieumwandlung von Elektrofahrzeugen, um die Reichweite der Fahrzeuge zu erhöhen und so das Wachstum von Elektrofahrzeugen voranzutreiben. So stellte STMicroelectronics im Dezember 2022 Hochleistungsmodule für Elektrofahrzeuge vor, um Leistung und Reichweite zu steigern. Darüber hinaus werden die Bauelemente in Fahrzeug-Infotainmentsystemen für Radio, Multimedia, Navigation und Konnektivität eingesetzt und tragen so zum Marktwachstum bei.
Die Energie- und Versorgungswirtschaft wird sich im Prognosezeitraum voraussichtlich als die am schnellsten wachsende Branche entwickeln. Der Einsatz von Wide-Bandgap-Leistungsbauelementen zur Solarstromumwandlung treibt das Wachstum dieses Segments voran. SiC-Wide-Bandgap-Leistungsbauelemente übertragen Energie aus Photovoltaik (PV) ins Stromnetz und ermöglichen so eine effiziente Stromumwandlung. Darüber hinaus trägt der Einsatz von Wide-Band-Gap-Leistungsbauelementen in Energiespeichersystemen aufgrund der hohen Schaltgeschwindigkeiten weiter zum Marktwachstum bei.
Nach Regionen:
Das regionale Segment umfasst Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, den Nahen Osten und Afrika sowie Lateinamerika.
Die Region Asien-Pazifik erzielte im Jahr 2022 mit 475,34 Mio. USD den größten Umsatzanteil und wird im Prognosezeitraum (2023–2030) voraussichtlich 2.777,60 Mio. USD erreichen, mit einer jährlichen Wachstumsrate von 25 %. China erzielte im selben Jahr mit 28,9 % den höchsten Umsatzanteil in der Region. Die wachsende Zahl von Rechenzentren in Ländern wie Indien, China und Japan treibt die Nachfrage nach WBG-Stromversorgungsgeräten an, da diese Zentren hocheffiziente Geräte benötigen, um ihren Bedarf effizient und kostengünstig zu decken. Darüber hinaus treibt die steigende Nachfrage nach Hochleistungsbauelementen in der Automobilindustrie für den Antrieb von Elektrofahrzeugen das Wachstum des regionalen Marktes voran.
Nordamerika wird im Prognosezeitraum voraussichtlich die höchste durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 25,5 % verzeichnen, da dort frühzeitig Leistungsbauelemente mit großem Bandabstand eingeführt werden. Daher ergreifen Hersteller verschiedene Initiativen, um die Produktion von Leistungsbauelementen mit großem Bandabstand zu steigern. So führte das U.S. Naval Research Laboratory im Juni 2021 Galliumnitrid-(GaN)-Halbleiter mit großem Bandabstand ein, die Leistungsschalter mit Spannungen von 1200 V und mehr für die Produktion von Mikroelektronik ermöglichen. Daher treiben die wachsenden Initiativen der wichtigsten Akteure in Nordamerika das Marktwachstum voran.
Wichtige Akteure & Marktanteilsanalysen:
Der Markt für Wide-Band-Gap-Leistungsbauelemente ist hart umkämpft. Wichtige Akteure bieten Lösungen für die Umwandlung von hoher Leistung und Energiespeicherung im In- und Ausland an. Darüber hinaus ergreifen wichtige Akteure zahlreiche Initiativen in den Bereichen Produktinnovation, Forschung und Entwicklung (F&E) sowie verschiedene Geschäftsstrategien. Die Einführung neuer Anwendungen hat das Wachstum des Marktes für Wide-Band-Gap-Leistungsbauelemente beschleunigt. Zu den wichtigsten Akteuren im Markt für Wide-Bandgap-Leistungsbauelemente gehören:
- Navitas Semiconductor
- Wolfspeed Inc.
- Infineon Technologies AG
- Avago Technologies
- Nexperia
- ROHM Halbleiter
- STMicroelectronics
- Infineon Technologies AG
- Transphorm Inc.
- Microchip Technology Inc.
Aktuelle Branchenentwicklungen:
- Im März 2023 brachte Navitas Semiconductor GaNSense-Steuerungs-ICs auf den Markt, die ein hohes Maß an Leistung und Integration bieten.
- Im August 2020 brachte Leapers Semiconductor die neue Gehäuseserie ED3S mit hoher Leistungsdichte auf den Markt, um zuverlässige, hocheffiziente und kompakte Systeme zu bauen.
Wichtige Fragen, die im Bericht beantwortet werden
Was sind Breitbandlücken-Leistungsbauelemente? +
Leistungsbauelemente mit großem Bandabstand sind Halbleiterbauelemente mit einem großen Bandabstand zwischen Leitungsband und Valenzband. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Erzielung hoher Leistung und Effizienz in Bauelementen mit hoher Leistungsdichte.
Welche spezifischen Segmentierungsdetails werden im Marktbericht zu Breitbandlücken-Leistungsbauelementen behandelt und wie wirkt sich das dominierende Segment auf das Marktwachstum aus? +
Der Bericht ist in die Segmente Material, Anwendung und Endverbraucher unterteilt. Jedes Segment verfügt über ein dominierendes Untersegment, das von Branchentrends und Marktdynamik bestimmt wird. Beispielsweise wird Siliziumkarbid (SiC) im Jahr 2022 aufgrund seiner hohen Bandlücke und hohen Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu GaN-Leistungsbauelementen das dominierende Materialsegment sein.
Welche spezifischen Segmentierungsdetails werden im Marktbericht zu Wide-Band-Gap-Leistungsbauelementen behandelt und wie wird sich das schnellste Segment voraussichtlich auf das Marktwachstum auswirken? +
Der Bericht ist in die Segmente Material, Anwendung und Endverbraucher unterteilt. Jedes Segment wird voraussichtlich ein am schnellsten wachsendes Untersegment aufweisen, das von Branchentrends und -treibern angetrieben wird. So war beispielsweise erneuerbare Energie im Prognosezeitraum aufgrund ihrer Anwendung in Solarstromkonvertern zur effizienten Stromerzeugung das am schnellsten wachsende Segment.
Welche Region/welches Land wird im Prognosezeitraum 2023–2030 voraussichtlich die höchste durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) verzeichnen? +
In Nordamerika wird im Prognosezeitraum voraussichtlich das schnellste CAGR-Wachstum verzeichnet, da die Hersteller in der Region zunehmend Initiativen zur Produktion von Halbleiterbauelementen mit großem Bandabstand ergreifen.
