Marktgröße und Branchenanteil von Wide Band Gap (WBG)-Leistungsbauelementen – Wachstumstrends und Prognosen (2023 – 2030)

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.