Marktgröße, Branchenanteil, Wachstumstrends und Prognosen für SiC- und GaN-Leistungsgeräte (2023 – 2030)

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.

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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.

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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.

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