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Marktgröße, Branchenanteil, Wachstumstrends und Prognosen für SiC- und GaN-Leistungsgeräte (2023 – 2030)
ID : CBI_1132 | Aktualisiert am : | Autor : Rashmee Shrestha Kategorie :
Markteinführung für SiC- und GaN-Leistungsbauelemente:
Der Markt für SiC- und GaN-Leistungsbauelemente wird voraussichtlich bis 2030 ein Volumen von über 5.727,78 Millionen US-Dollar erreichen, ausgehend von einem Wert von 879,31 Millionen US-Dollar im Jahr 2022. Das Wachstum wird von 2023 bis 2030 mit einer jährlichen Wachstumsrate von 27,3 % erwartet.
Marktdefinition und -übersicht für SiC- und GaN-Leistungsbauelemente:
SiC (Siliziumkarbid) und GaN (Galliumnitrid), auch bekannt als Halbleitermaterialien mit großer Bandlücke, werden zur Herstellung von Leistungsbauelementen verwendet. SiC-basierte Leistungsbauelemente können bei höheren Temperaturen betrieben werden und eignen sich gut für industrielle Hochtemperaturprozesse. GaN-basierte Leistungsbauelemente eignen sich hingegen aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte, hohen Schaltfrequenz und geringen Energiekosten ideal für Hochleistungsanwendungen, einschließlich Bildgebung und Sensorik.
Markteinblicke in SiC- und GaN-Leistungsbauelemente:
Markt für SiC- und GaN-Leistungsbauelemente Dynamik - (DRO):
Wichtige Treiber:
Steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen treibt das Marktwachstum an
Die zunehmende Verbreitung von Elektrofahrzeugen treibt die Nachfrage nach SiC- und GaN-Leistungsbauelementen an, da diese eine höhere Effizienz und Leistungsdichte bieten und so zu größeren Reichweiten und schnelleren Ladezeiten führen. SiC- und GaN-Leistungsbauelemente werden in Leistungsumwandlungssystemen von Elektrofahrzeugen eingesetzt, darunter DC/DC-Wandler und Wechselrichter. Darüber hinaus arbeiten SiC- und GaN-Leistungsbauelemente bei hohen Temperaturen und Spannungen, was den Bau kompakter und effizienter Leistungselektroniksysteme in Elektrofahrzeugen ermöglicht. So brachte STMicroelectronics im Dezember 2022 Hochleistungsmodule für Elektrofahrzeuge auf den Markt, die Leistung und Reichweite steigern. Folglich treibt der Einsatz von SiC- und GaN-Leistungsbauelementen zur Verbesserung der Effizienz, Leistungsdichte und Leistung von Elektrofahrzeugen das Marktwachstum voran.
Die zunehmende Verbreitung von Leistungsbauelementen in erneuerbaren Energiesystemen treibt das Marktwachstum voran.
Die zunehmende Verbreitung von Leistungsbauelementen in erneuerbaren Energiesystemen zur Stromerzeugung beschleunigt das Marktwachstum. SiC- und GaN-Leistungsbauelemente werden in Solarwechselrichtern eingesetzt, um den von Photovoltaikmodulen (PV) erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) für die Netzversorgung umzuwandeln. Darüber hinaus spielen Leistungsbauelemente eine entscheidende Rolle in Energiespeichersystemen, einschließlich Batteriemanagementsystemen und Wechselrichtern für die Netzspeicherung. So brachte Semiconductor Components Industries, LLC. im Januar 2023 die Siliziumkarbid-Leistungsbauelemente (SiC) EliteSiC auf den Markt. Sie enthalten leistungsstarke SiC-MOSFETs und Dioden für Hochleistungsanwendungen, darunter erneuerbare Energiesysteme und industrielle Motorantriebe. Der Übergang zu saubereren Energiesystemen beschleunigt das Marktwachstum.
Wichtigste Einschränkungen:
Komplexe Gehäusekonstruktionen für SiC-basierte Leistungsbauelemente behindern das Marktwachstum.
Die Gehäusekonstruktionen für SiC-basierte Leistungselektronik und Wechselrichter sind im Vergleich zu herkömmlichen Silizium-basierten Designs recht komplex. Die durch den Dauerbetrieb von SiC-Bauelementen entstehende Wärme führt zu Schäden an der Maschine. Daher benötigen SiC-Bauelemente robuste und spezielle Gehäuse, um höhere Spannungen und Ströme zu bewältigen. Die komplexe Gehäusekonstruktion von Leistungsbauelementen hemmt daher das Marktwachstum.
Zukünftige Chancen:
Der Einsatz von Leistungsbauelementen in Rechenzentren bietet Wachstumschancen für den Markt
Der Einsatz von Leistungsbauelementen in Rechenzentren zur Reduzierung des Energieverbrauchs und zur Verbesserung der Effizienz wird voraussichtlich im Prognosezeitraum potenzielle Wachstumschancen für den Markt für SiC- und GaN-Leistungsbauelemente bieten. Rechenzentren sind mit verschiedenen Stromflusselementen ausgestattet, darunter Stromgeneratoren, USVs, Stromverteiler (PDU), Power Panels und Power Whips. Daher wird erwartet, dass der Einsatz von Hochleistungs-Leistungsbauelementen in Rechenzentren zur gleichmäßigen Energieverteilung und zur Senkung der Gesamtbetriebskosten das Marktwachstum im Prognosezeitraum vorantreiben wird. So führte Fuji Electric Co., Ltd. im November 2021 die zweite Generation diskreter SBD-Serien von SiC-Leistungshalbleitern zur Energieeinsparung in Rechenzentren und Kommunikationsbasisstationen ein.
Der Einsatz von SiC- und GaN-Leistungsbauelementen in medizinischen Anwendungen bietet Wachstumschancen für den Markt
Der Einsatz von Hochleistungs-Halbleitern in implantierbaren medizinischen Geräten zur Ermöglichung fortschrittlicher biomedizinischer Therapieanwendungen wird im Prognosezeitraum voraussichtlich erhebliche Wachstumschancen für den Markt schaffen. SiC ist sowohl bio- als auch hämokompatibel und eignet sich gut für medizinische Anwendungen, von Zahnimplantaten bis hin zu kurzfristigen Diagnoseanwendungen mit neuronalen Implantaten und Sensoren. Daher wird erwartet, dass der Einsatz von SiC- und GaN-Leistungsbauelementen in der medizinischen Diagnostik das Marktwachstum im Prognosezeitraum vorantreiben wird.
Marktbericht zu SiC- und GaN-Leistungsbauelementen:
| Berichtsattribute | Berichtsdetails |
| Zeitplan der Studie | 2017–2030 |
| Marktgröße 2030 | 5.727,78 Millionen USD |
| CAGR (2023–2030) | 27,3 % |
| Nach Material | SiC und GaN |
| Nach Produkt | Leistungs-MOSFET, Thyristor, Leistungsdiode, IGBT und weitere |
| Nach Typ | GaN-Leistungsmodul, SiC-Leistungsmodul, diskretes SiC und diskretes GaN |
| Nach Anwendung | Stromversorgungen, Energiespeicher, kabelloses Laden, Hybrid- und Elektrofahrzeugkomponenten, Motorantriebe, PV-Wechselrichter, Ladegeräte für Hybridfahrzeuge und weitere |
| Nach Endnutzer | Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt & Verteidigung, Industrie, Unterhaltungselektronik, Gesundheitswesen, Energie & Strom und Sonstige |
| Nach Region | Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Lateinamerika sowie Naher Osten & Afrika |
| Hauptakteure | ALPHA & OMEGA Semiconductor, Broadcom Limited, Cambridge Electronics, Cree, Inc., Mitsubishi Electric Corporation, GaN Systems, Microsemi, Qorvo, Denso Corporation, Navitas Semiconductor |
Marktsegmentanalyse für SiC- und GaN-Leistungsbauelemente:
Materialbasiert:
Materialbasiert ist der Markt in zu SiC und GaN. Das SiC-Segment erzielte im Jahr 2022 den größten Umsatzanteil. SiC verfügt über eine Bandlücke von 3,26 eV, die Hochtemperaturbetrieb und Hochspannung ermöglicht. Darüber hinaus bieten SiC-Leistungsbauelemente im Vergleich zu Siliziumbauelementen geringere Leitungsverluste, hohe Schaltfrequenzen und einen besseren Wirkungsgrad. So brachte Toshiba im August 2022 neue SiC-MOSFETs der dritten Generation namens TWxxNxxxC mit 1200-V- und 650-V-Produkten auf den Markt, die einen niedrigen Durchlasswiderstand und reduzierte Schaltverluste bieten. Der Einsatz von SiC-Leistungsbauelementen in Elektrofahrzeugen zur Erhöhung der Leistungsdichte treibt das Marktwachstum voran.
Das GaN-Segment wird sich im Prognosezeitraum voraussichtlich zum am schnellsten wachsenden Segment entwickeln. GaN verfügt über eine größere Bandlücke von 3,4 bis 3,6 eV, die den Hochfrequenzbetrieb von Leistungsbauelementen ermöglicht. Darüber hinaus bieten GaN-Leistungsbauelemente eine höhere Leistungsdichte für Anwendungen in Rechenzentren, drahtlosen Kommunikationssystemen und der Automobilelektronik. Zudem lassen sich GaN-Leistungsbauelemente problemlos in bestehende SiC-Leistungsbauelemente integrieren, was die Kosteneffizienz von GaN unterstreicht und zu Marktwachstum führt.
Produktbasiert:
Der Markt unterteilt sich je nach Produkt in Leistungs-MOSFET, Thyristor, Leistungsdiode, IGBT und weitere. Das Leistungs-MOSFET-Segment erzielte im Jahr 2022 den größten Umsatzanteil. Die geringe Gate-Ansteuerleistung, die hohe Schaltgeschwindigkeit und die fortschrittliche Parallelschaltbarkeit von Leistungs-MOSFETs treiben das Marktwachstum voran. Leistungs-MOSFETs sind für hohe Spannungen geeignet. So stellte Mitsubishi Electric Corporation im Juni 2023 einen neuen SBD-integrierten SiC-MOSFET mit einer Spannung von 3,3 kV für große Industrieanlagen, darunter Eisenbahnen und Gleichstromversorgungssysteme, vor. Leistungs-MOSFETs werden daher in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter in den meisten Stromversorgungen, DC/DC-Wandlern, Niederspannungs-Motorsteuerungen und vielen weiteren, was zu Marktwachstum führt.
Das IGBT-Segment wird im Prognosezeitraum voraussichtlich das schnellste CAGR-Wachstum verzeichnen. IGBTs sind spannungsgesteuerte Bauelemente, die in industriellen Anwendungen hohe Zuverlässigkeit und Effizienz bieten. Darüber hinaus verfügen IGBTs über eine hohe Kurzschlussfestigkeit (TSC) und eignen sich gut für Haushaltsgeräte. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Kosteneffizienz von IGBTs im Vergleich zu MOSFETs das Marktwachstum im Prognosezeitraum vorantreiben wird.
Nach Typ:
Nach Typ unterteilt sich der Markt in GaN-Leistungsmodule, SiC-Leistungsmodule, diskrete SiC-Module und diskrete GaN-Module. Das Segment der SiC-Leistungsmodule erzielte im Jahr 2022 mit 45,3 % den größten Umsatzanteil. SiC-Leistungsmodule vereinen mehrere SiC-Leistungsbauelemente zusammen mit Treiber- und Schutzschaltungen in einem Modulgehäuse. SiC-Leistungsmodule zeichnen sich durch eine hohe elektrothermische Leitfähigkeit und extrem schnelle Schaltvorgänge aus und eignen sich daher für Anwendungen in erneuerbaren Energiesystemen und der industriellen Automatisierung. So brachte Navitas Semiconductor im Mai 2023 Siliziumkarbid-Leistungsprodukte für SiCPAK-Module mit einem Spannungsbereich von 650 V bis 6.500 V auf den Markt. Diese eignen sich für Energiespeichersysteme (ESS), Solarwechselrichter, industrielle Antriebe und Elektrofahrzeuge (EV). Die geringere Ausgangskapazität von SiC-Modulen in digitalen Stromversorgungen, Dreiphasenwechselrichtern und elektronischen Wandlern (AC/DC und DC/DC) trägt zudem zum Marktwachstum bei.
Das Segment der GaN-Leistungsmodule wird im Prognosezeitraum voraussichtlich das schnellste CAGR-Wachstum verzeichnen. GaN-Leistungsmodule bieten hohe Schaltgeschwindigkeiten bei reduzierten Energieverlusten dank der extrem niedrigen Gate-Ladung und Ausgangskapazität. Auch die fortschrittliche Schutzverpackung der GaN-Leistungsmodule trägt zum Marktwachstum bei. Der Einsatz von GaN-Leistungsmodulen in Audioverstärkern und Konvertern für Datenkommunikations- und Telekommunikationsserver beschleunigt das Marktwachstum.
Anwendungsbezogen:
Anwendungsbezogen ist der Markt in Stromversorgungen, Speicher, kabelloses Laden, Hybrid- und EV-Komponenten, Motorantriebe, PV-Wechselrichter, HEV-Ladegeräte und mehr. Das Segment Hybrid- und EV-Komponenten erzielte im Jahr 2022 den größten Umsatzanteil. SiC- und GaN-Leistungsbauelemente spielen eine entscheidende Rolle in Elektro- und Hybridfahrzeugen, um die Energieeffizienz zu verbessern, die Leistungsdichte zu erhöhen und die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu verlängern. Leistungsbauelemente finden Anwendung in Bordladegeräten, DC/DC-Wandlern, Motorantrieben und Wechselrichtern für eine effiziente Stromversorgung des Fahrzeugs.
Das Segment PV-Wechselrichter wird im Prognosezeitraum voraussichtlich das schnellste CAGR-Wachstum verzeichnen. SiC- und GaN-Leistungsbauelemente werden häufig in Photovoltaik-Wechselrichtern in Solarenergiesystemen eingesetzt. Leistungsbauelemente in erneuerbaren Energiesystemen ermöglichen hohe Wirkungsgrade und verbesserte Zuverlässigkeit für eine effiziente Stromerzeugung. Der steigende Stromverbrauch der Verbraucher treibt die Nachfrage nach erneuerbaren Energiesystemen voran und führt zu einem Wachstum des Marktes für SiC- und GaN-Leistungsbauelemente.
Nach Endverbraucher:
Nach Endverbraucher unterteilt sich der Markt in die Branchen Automobil, Luft- und Raumfahrt & Verteidigung, Industrie, Unterhaltungselektronik, Gesundheitswesen, Energie & Strom und weitere. Der Automobilsektor erzielte im Jahr 2022 den größten Umsatzanteil. Die zunehmende Verbreitung von Elektro- und Hybridfahrzeugen treibt das Marktwachstum voran. SiC und GaN spielen eine wichtige Rolle in Motorantrieben und Energiemanagementsystemen von Elektrofahrzeugen. Leistungsbauelemente werden zum konduktiven und kabellosen Laden von Elektrofahrzeugen eingesetzt und bieten dem Nutzer Flexibilität und Komfort. Folglich treibt der Einsatz von Breitbandlücken-Halbleitermaterialien in der Automobilindustrie das Marktwachstum voran. Der Energie- und Stromsektor wird im Prognosezeitraum voraussichtlich das am schnellsten wachsende Segment sein. Leistungsstarke Halbleiterbauelemente sind in erneuerbaren Energiesystemen für die Stromerzeugung, -speicherung und -verteilung unverzichtbar. SiC- und GaN-Bauelemente werden in Solar- und Windwechselrichtern zur effizienten Stromerzeugung eingesetzt. Die schnellere Schaltgeschwindigkeit und die hohe thermische Stabilität von Bauelementen tragen zu ihrer Anwendung in der Energie- und Strombranche bei. Die steigende Nachfrage nach erneuerbaren Energien beschleunigt das Marktwachstum.
Nach Regionen:
Das regionale Segment umfasst Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, den Nahen Osten und Afrika sowie Lateinamerika.
Der asiatisch-pazifische Raum wird im Prognosezeitraum voraussichtlich das höchste jährliche Wachstumswachstum (CAGR) von 27,6 % verzeichnen. Das rasante Wachstum der Automobilindustrie treibt das Wachstum des Marktes für SiC- und GaN-Leistungsbauelemente voran. Verbraucher entscheiden sich aufgrund des geringen Wartungsaufwands und der hohen Kraftstoffeffizienz zunehmend für Elektrofahrzeuge. Daher treibt der Einsatz von Wide-Bandgap-Leistungsbauelementen in Elektro- und Hybridfahrzeugen das Marktwachstum voran. Darüber hinaus treibt die zunehmende Verbreitung von Unterhaltungselektronikgeräten wie Smartphones, Laptops und Tablets die Nachfrage nach SiC- und GaN-Leistungsbauelementen an. Der kleine Formfaktor von Halbleiterbauelementen trägt zum Wachstum des regionalen Marktes bei.
Wichtige Akteure & Marktanteilsanalyse:
Der Markt für SiC- und GaN-Leistungsbauelemente ist hart umkämpft. Wichtige Anbieter von MOSFETs, IGBTs und Dioden für den nationalen und internationalen Markt sind stark wettbewerbsintensiv. Wichtige Akteure verfolgen verschiedene Strategien in den Bereichen Produktinnovation, Forschung und Entwicklung (F&E) sowie verschiedene Geschäftsstrategien und Anwendungseinführungen, die das Wachstum des Marktes für SiC- und GaN-Leistungsbauelemente beschleunigen. Zu den wichtigsten Marktteilnehmern gehören:
- ALPHA & OMEGA Semiconductor
- Broadcom Limited
- Qorvo
- Denso Corporation
- Navitas Semiconductor
- Cambridge Electronics
- Cree, Inc.
- Mitsubishi Electric Corporation
- GaN-Systeme
- Microsemi
Aktuelle Branchenentwicklungen :
- Im März 2023 unterzeichnete die Infineon Technologies AG eine Vereinbarung zur Übernahme von GaN Systems für 830 Millionen US-Dollar, um ihr Produktportfolio an Hochleistungshalbleiterbauelementen zu erweitern.
- Im März 2023 brachte die Denso Corporation einen neuen Wechselrichter mit Siliziumkarbid-Halbleitern (SiC) auf den Markt, der die Leistungsverluste in Elektrofahrzeugen reduziert.
