Markt für Verbindungshalbleiter Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Der globale Markt für Verbindungshalbleiter hatte im Jahr 2023 ein Volumen von 135 Milliarden US-Dollar und soll bis 2032 einen Wert von 337,02 Milliarden US-Dollar erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 10,70 % während des Prognosezeitraums (2024–2032) entspricht.

Die erheblichen Leistungsvorteile von Verbindungshalbleitern sind für ein immer breiteres Spektrum technologischer Anwendungen unverzichtbar. Silizium kann nicht mit höheren Geschwindigkeiten arbeiten als Verbindungshalbleiter wie GaAs und InP. Verbindungshalbleiter können außerdem ein breites Spektrum elektromagnetischer Strahlung erzeugen und empfangen, von langwelligem Infrarotlicht bis hin zu hochfrequentem Ultraviolett- und sichtbarem Licht. Verbindungshalbleitermaterialien können außerdem Licht in Form von Kommunikations- und Allgemeinbeleuchtung (LEDs) (Laser und Empfänger für Glasfaseroptik) erfassen und aussenden. Wafer aus Verbindungshalbleitern werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, darunter Photovoltaik, Spintronik, Mikroelektronik und andere. Sie unterstützen bessere Leistungen und ermöglichen schnelleres Schalten bei hoher Leistung mit erhöhter Energieeffizienz. Ein polierter Wafer wird mit mehreren Mikrometer dicken Schichten einzelner Siliziumkarbidkristalle bedeckt, um einen epitaktischen Wafer zu erzeugen. Um seine nahtlose Produktion zu ermöglichen, ist eine genaue Kontrolle der Dicke, der Trägerkonzentration und der Defektdichte erforderlich.

Marktdynamik

Was sind die Hauptfaktoren, die den Markt für Verbindungshalbleiter antreiben?

Steigende Nachfrage nach epitaktischen Verbindungshalbleiter-Wafern in der LED-Technologie

Mikroelektronik, Photovoltaik und Photonik sind nur einige der Anwendungen, bei denen epitaktische Wafer als halbleitende Verbindungssubstrate verwendet werden. Die weit verbreitete Verwendung epitaktischer Verbindungshalbleiterwafer in der LED-Beleuchtungstechnologie fördert die Expansion der Branche auf globaler Ebene. Die steigende Nachfrage nach energieeffizienten Beleuchtungsprodukten, die zur Senkung des Stromverbrauchs beitragen, ist ein wichtiger Treiber für die Ersetzung herkömmlicher Beleuchtungsprodukte durch LED-Beleuchtung im Wohn-, Gewerbe- und Industriesektor. Die Mehrheit der LED-Leuchten enthält mehrere ICs. Aufgrund ihrer höheren Effizienz werden zur Herstellung dieser ICs mittlerweile epitaktische Waferchips anstelle von Silizium-Wafern verwendet. Daher beschichtet der Hersteller diesen Verbindungshalbleiter-Wafer mit einer epitaktischen Schicht, um die Leistung des Halbleiter-Wafers zu verbessern. Während die epitaktische Schicht über dem Silizium-Wafer wächst, verbessern sich die elektrischen Eigenschaften des Wafers, wodurch die Leistungskapazität der LED-Beleuchtung und in gewissem Maße auch das Marktwachstum erhöht werden.

Vorteil von Verbindungshalbleitern gegenüber Silizium-basierter Technologie

Weltweit wird Technologie auf Basis von Verbindungshalbleitern gegenüber Technologie auf Siliziumbasis bevorzugt. Verbindungshalbleiter haben bessere elektrische Eigenschaften als Silizium. Man denke nur an die höhere gesättigte Elektronengeschwindigkeit und die höhere Elektronenmobilität eines epitaktischen Wafers aus Verbindungshalbleitern. Aufgrund ihrer größeren Energiebandlücke sind Verbindungshalbleiter relativ resistent gegen Überhitzung. Sie neigen auch dazu, in elektronischen Schaltkreisen weniger Rauschen zu erzeugen als in Siliziumbauteilen, insbesondere bei hohen Frequenzen. Epitaktische Wafer aus Verbindungshalbleitern sind aufgrund ihrer verbesserten Eigenschaften eine effektive Wahl für Satellitenkommunikation, Mobiltelefone, Mikrowellenverbindungen und Radarsysteme mit höheren Frequenzen. Die Vorteile von Verbindungshalbleitern gegenüber Silizium sind es, die die Marktexpansion vorantreiben.

Welches sind die Hauptfaktoren, die den Markt für Verbindungshalbleiter bremsen werden?

Hohe Kosten im Zusammenhang mit Verbindungshalbleitermaterialien und -komponenten

Nach einer Angioplastie bezeichnet Restenose eine Verringerung des Durchmessers des Gefäßlumens. Eine minimalinvasive Revaskularisierungstechnik namens perkutane transluminale Angioplastie (PTA) wird zur Behandlung atherosklerotischer Läsionen im peripheren Bereich eingesetzt. Aufgrund wiederkehrender Stenose (Restenose), einem erheblichen Nachteil der perkutanen Angioplastie, der den weit verbreiteten Einsatz dieser minimalinvasiven Technik einschränkt, kommt es bei 60 % der Patienten (innerhalb der ersten 12 Monate) nach zunächst erfolgreichen Eingriffen zu einem späten klinischen Versagen. Eine verminderte Endothelfunktion, erhöhte Thrombozytenaktivität und eine aggressivere zelluläre Reaktion auf Verletzungen sind weitere Merkmale von Diabetikern. Darüber hinaus erleiden Diabetiker häufiger Restenosen, was die Marktexpansion einschränkt.

Welche Zukunftschancen bietet der Markt für Verbindungshalbleiter?

Zunehmender Einsatz von Verbindungshalbleitern in fortschrittlichen Technologien

Supraleiter, Kohlenstoffnanoröhren und Verbindungshalbleiter wie GaN sind nur einige der neuen Materialien, die voraussichtlich bei der Entwicklung intelligenter Technologien der nächsten Generation zum Einsatz kommen werden. Die Kernkomponenten eines intelligenten Stromnetzes und intelligenter Infrastrukturen sind neue Arten von Kabeln, Leistungselektronik, Kabelisolatoren, Kabeldielektrika und Energiespeichergeräten. Mit zunehmender Marktreife wird auch erwartet, dass die stärkere Nutzung dieser Technologien die Nachfrage nach GaN und anderen Verbindungshalbleitern erhöhen wird. Die Integration hochmoderner Verbindungshalbleitergeräte und -module wird voraussichtlich auch neue Effizienzen intelligenter Infrastrukturen fördern, wie z. B. eine verbesserte Steuerung und Zuverlässigkeit des Stromsystems, niedrigere Kosten und eine längere Lebensdauer der Geräte. Daher wird erwartet, dass das Wachstum des Marktes für epitaktische Verbindungshalbleiterwafer stark von der Entwicklung intelligenter Technologien profitieren wird.

Regionale Analyse

Der asiatisch-pazifische Raum dominiert den Weltmarkt

Der globale Markt ist in vier Regionen unterteilt, nämlich Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und LAMEA.

Der asiatisch-pazifische Raum leistet den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 12,4 % wachsen. Die am schnellsten wachsende Region weltweit ist der asiatisch-pazifische Raum. Aufgrund der Verfügbarkeit von High-End-Technologien, der steigenden Nachfrage nach intelligenter Elektronik und der Expansion der Fertigungsindustrien ist dies der lukrativste Markt für Verbindungshalbleitertechnologien. Darüber hinaus treiben eine Reihe hilfreicher gemeinnütziger Gruppen, die Verpackungstechnologien unterstützen, die Marktexpansion voran. Der Markt für Verbindungshalbleiter der Region wächst aufgrund der verschiedenen Initiativen dieser Organisationen zum Aufbau der Strominfrastruktur mithilfe modernster Technologien. Der globale Markt wird derzeit vom asiatisch-pazifischen Raum angeführt, der voraussichtlich das schnellste regionale Wachstum mit der höchsten CAGR verzeichnen wird. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Hochspannungsbetriebsgeräten erkennen Unternehmen aller Branchen die Bedeutung verbesserter Halbleitertechnologien für ein effektives Energiemanagement. Aufgrund der hohen Nachfrage nach Leistungsmodulen und automatisierten Schaltgeräten wird erwartet, dass der Markt schneller wächst.

In Europa wird ein dynamisches Wachstum des Marktes für Verbindungshalbleiter erwartet, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 9,2 % während des Prognosezeitraums. Marktteilnehmer auf dem globalen Markt haben Zugang zu lukrativen Möglichkeiten in Europa. Der Markt wird hauptsächlich durch eine wachsende chinesische Präsenz in West- und Osteuropa und eine erstarkende europäische Wirtschaft angetrieben. Einer der wichtigsten Märkte für fortschrittliche Verbindungshalbleiter ist Europa. Um ihren Marktanteil zu erhöhen und Technologien der nächsten Generation über ihr Produktportfolio anzubieten, kaufen große Akteure kleine Halbleiterunternehmen auf. Die Einführung fortschrittlicher elektronischer Fahrzeuge, eine Zunahme der Anzahl digitaler elektronischer Geräte und fortschrittlicher virtueller Systeme schaffen eine Reihe von Wachstumschancen für europäische Anbieter von Verbindungshalbleitertechnologie. Aufgrund der Entwicklung der Unterhaltungselektronikbranche, der Einführung hochmoderner Technologien wie fortschrittlicher Fahrerassistenz in Automobilen und der Nachfrage nach Geräten mit geringem Stromverbrauch in der Region, die wiederum das Marktwachstum antreibt, wird erwartet, dass die Region während des Prognosezeitraums eine hohe Wachstumsrate für den Markt für fortschrittliche Verpackungen verzeichnen wird.

In Nordamerika wird im Prognosezeitraum auf dem Markt für Verbindungshalbleiter ein signifikantes CAGR von 7,1 % erwartet. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Verbindungshalbleiterbauelementen und -technologien in der Region ist Nordamerika einer der Hauptakteure auf dem globalen Markt für Halbleiter, die in Maschinen, Autos und Elektronik verwendet werden. Die Nachfrage verschiedener Branchen nach intelligenten und smarten Technologieplattformen hat den Einsatz fortschrittlicher Verpackungstechniken erhöht, was die Nachfrage nach Verbindungshalbleitern erhöht. Darüber hinaus wird erwartet, dass der Markt für Verbindungshalbleiter im Prognosezeitraum durch den Einsatz von Mikrocontrollern und Mikroprozessoren in Unterhaltungselektronik und Elektrofahrzeugen angetrieben wird. Die Erforschung neuerer Anwendungen der Technologien wird durch die frühe Einführung neuer Technologien und die Präsenz zahlreicher in den USA ansässiger Unternehmen erleichtert. Unternehmen haben Fusions- und Übernahmetaktiken eingesetzt, um ihren Marktanteil auf dem stark fragmentierten Markt zu erhöhen.

Die LAMEA-Region wird im Prognosezeitraum voraussichtlich eine moderate durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 10,1 % auf dem globalen Markt für Verbindungshalbleiter verzeichnen. In LAMEA ist die Einführung von Spitzentechnologien in einer Reihe von Branchen relativ langsam. Die wichtigsten Regionen der Verbindungshalbleiterindustrie sind der Nahe Osten und Lateinamerika. Der Anstieg der Nachfrage nach fortschrittlichen Technologien in Ländern wie Dubai, Abu Dhabi, Oman, Jordanien und anderen wird voraussichtlich eine Chance für die Expansion des Verbindungshalbleitermarktes darstellen. Wichtige Marktteilnehmer bauen auch ihre Produktions- und Vertriebsnetze in LAMEA auf, was voraussichtlich einen erheblichen Einfluss auf das Marktwachstum haben wird. LAMEA greift nach und nach auf Spitzentechnologie in einer Vielzahl von Bereichen zurück, darunter Energie und Strom, Elektroautos, Wechselrichter, Unterhaltungselektronik und andere. Für den Markt ist es von Vorteil, dass das Leistungsmodul voraussichtlich in Anwendungen wie Klimaanlagen und Kühlschränken wachsen wird.

Segmentanalyse

Der globale Markt ist nach Typ, Abscheidungstechnologie, Produkt und Anwendung segmentiert.

Nach Typ ist der globale Markt in III-V-Verbindungshalbleiter, Saphir, IV-IV-Verbindungshalbleiter, II-VI-Verbindungshalbleiter und andere unterteilt.

Das Segment der IV-IV-Verbindungshalbleiter leistet den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 10,5 % wachsen. Elemente der Gruppe 14, zu denen Zinn, Blei, Germanium, Flerovium, Silizium und Kohlenstoff (ein Nichtmetall) gehören, werden in IV-IV-Verbindungshalbleitern (Halbmetallen) verwendet. Die beiden wichtigsten Verbindungshalbleiter aus Elementen des Typs IV sind Siliziumkarbid und Siliziumgermanium. Aufgrund seiner einfachen Herstellung wird Silizium häufig in Halbleitern und elektronischen Geräten verwendet. Es hat auch wichtige mechanische und elektrische Eigenschaften. Aufgrund der Fähigkeit von Silizium, Siliziumoxid zu bilden, das verschiedene aktive Komponenten von ICs isoliert, verwenden viele integrierte Schaltkreise und Platinen Silizium. Für fortschrittliche, kostengünstige Geräte mit geringer Verlustleistung und hoher Leistung ist ein technologischer Wandel in der Halbleiter- und Elektroniktechnik unerlässlich.

Das Segment der III-V-Verbindungshalbleiter wird voraussichtlich eine höhere durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 11,5 % verzeichnen. Eine Kombination aus 13 Metallen und 15 Anionen führt zur Bildung von III-V-Verbindungshalbleitern. Sie bestehen hauptsächlich aus InP, InAs, GaAs, GaN und InSb. Aufgrund ihrer überlegenen elektronischen Eigenschaften wie hohe Elektronenmobilität, direkte Bandlücke und geringe Bindungsenergie werden sie häufig in leistungsstarken optoelektronischen Geräten eingesetzt. Der Markt wächst aufgrund der verstärkten Bemühungen der Branchenteilnehmer und technischen Experten, Verbindungshalbleiter-Wafer und -Filme zu entwickeln. Darüber hinaus ist die Nachfrage nach verschiedenen Verbindungshalbleitern und zugehörigen Abscheidungstechnologien mit der Einführung sich entwickelnder Hochleistungshalbleitergeräte und -produkte gestiegen. Die zunehmende Verwendung von Photovoltaikmodulen, optischen Geräten und drahtlosen Kommunikationsprodukten wird voraussichtlich die Marktexpansion unterstützen.

Basierend auf der Abscheidungstechnologie ist der globale Markt in chemische Gasphasenabscheidung, Hydrid-Dampfphasenepitaxie, Molekularstrahlepitaxie, Flüssigphasenepitaxie, Ammon-Thermal-Abscheidung, Atomlagenabscheidung und andere unterteilt.

Das Segment der chemischen Gasphasenabscheidung leistet den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 8,5 % wachsen. Auf festen Substraten werden häufig 2D-Nanomaterialien und dünne Filme mithilfe der CVD-Technik erzeugt. Bei dieser Methode werden in einer Kammer hohe Temperaturen und Vakuum verwendet, damit die Vorläufer auf dem vorab ausgewählten Substrat reagieren oder zerfallen können. Bei CVD-Prozessen wird eine flüchtige Komponente des abzuscheidenden Materials chemisch mit anderen Gasen reagiert, um einen nichtflüchtigen Feststoff zu erzeugen, der sich dann atomar auf einem geeigneten Substrat abscheidet.

Das Segment Molekularstrahlepitaxie wird voraussichtlich eine höhere durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 12,6 % verzeichnen. Die als Molekularstrahlepitaxie (MBE) bekannte Epitaxietechnik wird verwendet, um Einkristalle als dünne Filme abzuscheiden. MBE ist ein entscheidendes Werkzeug für die Weiterentwicklung der Nanotechnologien und wird häufig bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, einschließlich Transistoren, verwendet. Zahlreiche Branchen beginnen, diese Technologie zu übernehmen. Darüber hinaus wird erwartet, dass im Prognosezeitraum die Einführung der Nanotechnologie in die Herstellung elektronischer Geräte über MBE die Marktexpansion unterstützen wird.

Basierend auf dem Produkt ist der globale Markt in Leistungshalbleiter, Dioden und Gleichrichter, Transistoren, integrierte Schaltkreise und Sonstiges unterteilt.

Das Segment der Leistungshalbleiter leistet den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um 9,5 % wachsen. In der Leistungselektronik wird Festkörperelektronik zur Umwandlung und Steuerung elektrischer Energie eingesetzt. Sowohl Schalter als auch Verstärker können aus leistungselektronischen Geräten bestehen. Aus Gründen der Betriebseffizienz verwenden Leistungselektronikunternehmen Verbindungshalbleiter in ihren Geräten und Modulen. Verbindungshalbleitergehäuse werden verwendet, um eine Vielzahl von Festkörper-Leistungselektronikgeräten herzustellen, die Ausgangsparameter wie Spannung, Strom und Frequenz regeln können. Verbindungshalbleiter wie SiC und GaN werden für Hochspannungs-Leistungselektronik zunehmend benötigt, da ein effektiveres Energiemanagement in Produkten wie Solarwechselrichtern und Hybridautos gefordert wird.

Das Segment Dioden und Gleichrichter wird voraussichtlich eine höhere durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 11,8 % verzeichnen. Ein Halbleiterbauelement, das als Diode bezeichnet wird, lässt nur eine Stromflussrichtung zu. Der Wechselstrom wird durch einen Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt. In LEDs und Laserdioden werden Verbindungshalbleiterdioden zur Lichterzeugung verwendet. Wechselrichtereinheiten für Hybridelektrofahrzeuge oder die Umschaltung von Energieversorgungsunternehmen verwenden Halbleitergleichrichter mit großem Bandabstand. Um hochmoderne zukünftige Halbleiterbauelemente zu entwickeln, ist der Fortschritt in der Halbleitertechnik von entscheidender Bedeutung.

Basierend auf der Anwendung ist der globale Markt in die Bereiche IT und Telekommunikation, Industrie und Energie und Strom, Unterhaltungselektronik, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Automobil und Gesundheitswesen unterteilt.

Das IT- und Telekommunikationssegment leistet den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 10,2 % wachsen. Großrechner, Server, Personalcomputer und anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) für Netzwerke und Telekommunikation verwenden alle Verbindungshalbleitertechnologie. Verbindungshalbleiter werden in Netzwerksystemen, Telekommunikationsvermittlung, Mobilfunkbasisstationen, Optoelektronik und drahtlosen Produkten im Bereich Kommunikation verwendet. Verbindungshalbleiter werden in einer Vielzahl von Telekommunikationsanwendungen eingesetzt, darunter Netzwerksysteme, Telekommunikationsvermittlung, Mobilfunkbasisstationen, Optoelektronik und drahtlose Produkte. Diese Anwendungen bieten lukrative Möglichkeiten zur Markterweiterung.

Im Industrie- und Energie- und Stromsektor wird ein höherer durchschnittlicher jährlicher Zuwachs von 13,2 % erwartet. Der Industriesektor hat Schwierigkeiten, die Maschinen vor Ort im Auge zu behalten und zu überwachen, was zu ineffizienten Abläufen und Leistungen führt. Um diese Probleme zu lösen, haben Industrieunternehmen begonnen, mikrocontrollerbasierte Systemprozessoren zu implementieren, da sie anpassungsfähig, klein und erschwinglich sind und leistungsstarke und zuverlässige Echtzeitlösungen bieten. Dies wiederum schafft lukrative Wachstumsaussichten für den globalen Markt der Branche.

Jüngste Entwicklungen

• Im August 2022 brachte Renesas Electronics Corporation eine neue Generation von Si-IGBTs (Silicon Insulated Gate Bipolar Transistors) für Wechselrichter von Elektrofahrzeugen auf den Markt.
• Im Oktober 2022 hat NXP Semiconductor NV NXP Matter-fähige Entwicklungsplattformen auf den Markt gebracht, um die Entwicklung von Matter-Geräten für Smart Homes voranzutreiben.