Der Aufschwung und die Aussichten des Marktes für Siliziumkarbid (SiC)-Leistungsgeräte

Leistungsgeräte aus Siliziumkarbid (SiC) nutzen ein überlegenes Halbleitermaterial namens SiC, das im Vergleich zu herkömmlichen Siliziummaterialien mehrere herausragende Vorteile bietet.

Die Vorteile ergeben sich aus seiner bahnbrechenden technischen Leistung, wie z. B. dem Betrieb bei höheren Temperaturen und Spannungen, der Reduzierung des Energieverbrauchs beim Schalten und der Verbesserung der Gesamteffizienz elektronischer Systeme. Die hervorragende thermische Stabilität von SiC ermöglicht auch einen zuverlässigen Betrieb unter extremen Bedingungen und eignet sich daher gut für Hochleistungsanwendungen.

SiC-Geräte sind vielfältig und umfassen Bipolar Junction Transistoren (BJTs), Feldeffekttransistoren (FETs) und Dioden, die alle darauf ausgelegt sind, die einzigartigen Eigenschaften des SiC-Materials zu maximieren.

SiC-Geräte werden zunehmend in Bereichen wie erneuerbare Energien, Leistungselektronik, Automobil und Telekommunikation eingesetzt, wo die Nachfrage nach Hochleistungslösungen wächst.Insbesondere in der Automobilindustrie steigt mit der zunehmenden Elektrifizierung von Fahrzeugen der Bedarf an SiC-Geräten zur Verwaltung elektrischer Energie. Beispielsweise benötigen Fahrzeuge, die mit elektrischen Antriebssystemen ausgestattet sind, fortschrittliche Antriebslösungen, um die Reichweite zu optimieren und die Fahrzeugleistung zu steigern.

1. Wachstumstreiber des SiC-Marktes

Verschiedene Faktoren treiben das Wachstum des Marktes für Siliziumkarbid-Leistungsgeräte voran. Erstens veranlasst das gestiegene Umweltbewusstsein die Industrie, nach effizienteren Energielösungen zu suchen, um die Umweltbelastung zu minimieren, was energieeffiziente SiC-Geräte besonders attraktiv macht.

Darüber hinaus erfordert der Ausbau der Branche der erneuerbaren Energien mehr Energieanlagen, die große Energiemengen effizient verarbeiten und umwandeln können, wie etwa Solarpanelzellen und Windturbinen, die erheblich von der verbesserten Effizienz von SiC-Geräten profitieren könnten.

Die zunehmende Beliebtheit von Elektrofahrzeugen treibt auch die Nachfrage nach leistungselektronischen Komponenten voran. Bis 2030 werden sowohl Elektrofahrzeuge als auch der SiC-Markt voraussichtlich ein umfassendes Wachstum verzeichnen.Aktuelle Daten deuten darauf hin, dass der Markt für Elektrofahrzeuge bis 2030 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) in die Höhe schießen wird, wobei das Verkaufsvolumen voraussichtlich 64 Millionen Einheiten erreichen wird, viermal so viel wie im Jahr 2022.

In einem so dynamischen Marktumfeld ist es von entscheidender Bedeutung, sicherzustellen, dass die Versorgung mit Komponenten für elektrische Antriebssysteme mit der schnell wachsenden Nachfrage nach Elektrofahrzeugen Schritt halten kann. Im Vergleich zu herkömmlichen Produkten auf Siliziumbasis können SiC-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), die in Stromversorgungssystemen von Elektrofahrzeugen (insbesondere Wandlern), DC-DC-Wandlern und Bordladegeräten verwendet werden, höhere Schaltfrequenzen bieten.

Dieser Leistungsunterschied trägt zu einer höheren Effizienz, einer größeren Fahrzeugreichweite und einer Reduzierung der Gesamtkosten für Batteriekapazität und Wärmemanagement bei. Teilnehmer der Halbleiterindustrie wie Hersteller und Designer sowie Betreiber der Automobilindustrie gelten als Schlüsselkräfte bei der Nutzung der wachsenden Chancen auf dem Markt für Elektrofahrzeuge, um Werte zu schaffen und sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen, und sie stehen im Zeitalter der Elektrifizierung vor großen Herausforderungen.

2.Fahrer im Bereich Elektrofahrzeuge

Derzeit stellt die globale Siliziumkarbid-Geräteindustrie einen Markt von etwa zwei Milliarden US-Dollar dar. Bis 2030 soll diese Zahl auf 11 bis 14 Milliarden US-Dollar ansteigen, mit einer erwarteten jährlichen Wachstumsrate von 26 %.. Das explosionsartige Wachstum der Elektrofahrzeugverkäufe in Verbindung mit der Bevorzugung von SiC-Materialien bei den Wechselrichtern lässt darauf schließen, dass der Elektrofahrzeugsektor in Zukunft 70 % der Nachfrage nach SiC-Stromversorgungsgeräten abdecken wird. Es wird erwartet, dass China mit seinem starken Interesse an Elektrofahrzeugen rund 40 % der Siliziumkarbidnachfrage der heimischen Elektrofahrzeugindustrie ausmachen wird.

Im Bereich der Elektrofahrzeuge (EVs) kommt es insbesondere auf die Vielfalt der Antriebssysteme, wie beispielsweise Batterie-Elektrofahrzeuge (BEVs), Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEVs) oder Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs), sowie die Spannung an B. 400 Volt oder 800 Volt, bestimmen die Vorteile und das Ausmaß der SiC-Anwendung. Reine Elektrofahrzeug-Stromversorgungssysteme, die mit 800 Volt betrieben werden, werden aufgrund ihres Strebens nach höchster Effizienz eher SiC-basierte Wechselrichter einsetzen.

Es wird erwartet, dass bis 2030 reine Elektromodelle 75 % der gesamten Elektrofahrzeugproduktion ausmachen werden, gegenüber 50 % im Jahr 2022. HEVs und PHEVs werden voraussichtlich die restlichen 25 % des Marktanteils einnehmen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Marktdurchdringung von 800-Volt-Stromsystemen voraussichtlich bei über 50 % liegen, während dieser Wert im Jahr 2022 bei weniger als 5 % lag.

Im Hinblick auf die Wettbewerbsstruktur des Marktes bevorzugen wichtige Akteure im SiC-Bereich tendenziell ein vertikal integriertes Modell, ein Trend, der durch die aktuelle Marktkonzentration unterstützt wird.Derzeit werden etwa 60–65 % des Marktanteils von einigen wenigen führenden Unternehmen kontrolliert. Es wird erwartet, dass der chinesische Markt bis 2030 seine führende Position im Bereich der SiC-Versorgung behaupten wird.

3.Von der 6-Zoll- bis zur 8-Zoll-Ära

Derzeit werden etwa 80 % der chinesischen SiC-Wafer und über 95 % der Geräte von ausländischen Herstellern geliefert. Durch die vertikale Integration vom Wafer bis zum Gerät kann eine Produktionssteigerung von 5–10 % und eine Verbesserung der Gewinnmarge von 10–15 % erreicht werden..

Der aktuelle Übergang ist der Übergang von der Herstellung von 6-Zoll-Wafern zur Verwendung von 8-Zoll-Wafern. Die Einführung dieses Materials wird voraussichtlich etwa 2024 oder 2025 beginnen und bis 2030 eine Marktdurchdringungsrate von 50 % erreichen. Der US-Markt wird voraussichtlich zwischen 2024 und 2025 mit der Massenproduktion von 8-Zoll-Wafern beginnen.

Trotz anfänglich höherer Preise aufgrund geringerer Produktionsmengen wird erwartet, dass sich die Unterschiede zwischen den großen Herstellern bei 8-Zoll-Wafern im Laufe des nächsten Jahrzehnts verringern werden, dank der Fortschritte bei Herstellungsprozessen und der Einführung neuer Technologien. Folglich wird erwartet, dass das Produktionsvolumen von 8-Zoll-Wafern schnell ansteigt, um der Marktnachfrage und dem Preiswettbewerb gerecht zu werden und gleichzeitig Kosteneinsparungen durch die Aufrüstung auf größere Wafergrößen zu erzielen.

Doch trotz der breiten Zukunftsaussichten für den Markt für Siliziumkarbid-Leistungsgeräte ist sein Wachstumspfad voller Herausforderungen und Chancen. Das schnelle Wachstum dieses Marktes ist auf die weltweite Betonung der Verbesserung der Energieeffizienz, den technologischen Fortschritt, die Verbesserung der Anwendungsleistung und die zunehmende Bedeutung der ökologischen Nachhaltigkeit zurückzuführen.

4.Herausforderungen und Möglichkeiten

Der Wachstumskurs von SiC wird durch die kontinuierlich steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen vorangetrieben und bietet eine Fülle von Möglichkeiten entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Diese aufstrebende Technologie verändert nach und nach die Landschaft der Leistungselektronikindustrie und bietet erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Geräten auf Siliziumbasis.

Die rasante Verbreitung von Elektrofahrzeugen und die entscheidende Rolle von SiC in diesem aufstrebenden Markt haben tiefgreifende Auswirkungen auf alle Beteiligten innerhalb der gesamten Industriekette. Für diese Unternehmen erfordert ihre Positionierung auf dem sich ständig weiterentwickelnden SiC-Markt die Berücksichtigung verschiedener Faktoren. Der heutige Halbleitermarkt ist ausgereifter und kann schnell auf Marktdynamiken reagieren.

Unter diesen Umständen können alle Unternehmen der Branche von einer kontinuierlichen Überwachung von Veränderungen und flexiblen Strategieanpassungen profitieren. Trotz des exponentiellen Wachstums steht der SiC-Markt immer noch vor Herausforderungen wie hohen Produktionskosten und Fertigungskomplexitäten, die sein Potenzial für großtechnische Anwendungen einschränken. Kontinuierliche Innovationen und Investitionen in Forschung und Entwicklung tragen jedoch zu Kostensenkungen und einer erhöhten Geräteverbreitung bei.

Eine weitere Herausforderung für SiC stellt die Lieferkette dar, von der Geräteversorgung über die Waferproduktion bis hin zur Systemintegration. Jede Verbindung in diesen Phasen könnte aufgrund geopolitischer oder Versorgungssicherheitserwägungen die Neugestaltung anpassungsfähigerer Beschaffungsstrategien erforderlich machen.

An der Chancenfront wächst mit der Weiterentwicklung neuer Technologien wie Digitalisierung, künstlicher Intelligenz und dem Internet der Dinge die Marktnachfrage nach fortschrittlicheren Stromversorgungslösungen kontinuierlich, wobei SiC-Stromversorgungsgeräte eine entscheidende Rolle spielen.Die kontinuierliche Weiterentwicklung der SiC-Technologie wird weitreichenden Einfluss auf zahlreiche Sektoren haben und die Zukunft der Leistungselektronikindustrie prägen. Gleichzeitig werden technologische Innovation und Kostensenkung die SiC-Technologie zugänglicher machen und den Weg für ihre breitere Anwendung auf dem Elektronikmarkt ebnen.**