Marktbericht für Leistungselektronik: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Gerätetyp (Leistungsdiskrete Bauelemente, Leistungsmodule, Leistungs-ICs), Material (Siliziumkarbid, Galliumnitrid, Saphir, Sonstige), Anwendung (Energiemanagement, USV, Transportwesen, Erneuerbare Energien, Sonstige), Branche (Telekommunikation, Industrie, Automobilindustrie, Unterhaltungselektronik, Militär & Verteidigung, Energie & Strom, Sonstige) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktor des Marktes für Leistungselektronik

Der Anstieg der Nachfrage nach Leistungselektronikkomponenten in verschiedenen Branchen

Der Bereich der Elektronik, der als „Leistungselektronik“ bekannt ist, befasst sich mit der Umwandlung und Steuerung elektrischer Energie. Die Eigenschaften von Siliziumkarbid (SiC)-Halbleitern, wie beispielsweise ihre stärkere Durchbruchfeldstärke und ihre größere Bandlücke, ermöglichen ihren Einsatz in der Leistungselektronik;

• Diese Geräte spielen beispielsweise eine äußerst wichtige Rolle bei der Steuerung AutomobilelektronikBeispiele hierfür sind elektrische Servolenkungen, Zentralwechselrichter für Wasserkraftfahrzeuge, Sitzverstellung und Bremssysteme. Darüber hinaus ermöglicht SiC-Leistungselektronik die Energieumwandlung in Generatoren und Aktoren, die in Flugzeuge integriert sind. Der zunehmende Einsatz von Leistungselektronik in verschiedenen Anwendungen, wie z. B. industriellen Motorantrieben, der Stabilisierung von Stromnetzen und der Unterhaltungselektronik, treibt das Wachstum des Leistungselektronikmarktes an. Ihre effektive Leistungssteuerung und -verwaltung für industrielle Prozesse oder den Betrieb elektrischer/elektronischer Geräte macht sie daher für verschiedene Branchen geeignet und trägt somit zum globalen Marktwachstum bei.

Die zunehmende Integration von Leistungselektronikkomponenten in Elektrofahrzeugen

Der Wirkungsgrad konventioneller Leistungselektronik auf Basis von Silizium-Halbleitertechnologien liegt üblicherweise zwischen 85 % und 95 %. Dies führt zu einem Verlust von etwa 10 % der elektrischen Energie in Form von Wärme. Die elektrische Feldstärke von SiC-Bauelementen ist mit 2,8 MV/cm fast zehnmal höher als die von Silizium-Halbleitern mit 0,3 MV/cm. Diese höhere Feldstärke ermöglicht dünnere Schichtstrukturen auf dem SiC-Substrat. Darüber hinaus spielt das thermische Design eine entscheidende Rolle für die Entwicklung von Leistungselektroniksystemen mit hoher Leistungsdichte und somit kompakten Bauweisen.

Darüber hinaus führt das Hochfrequenzschalten von SiC zu einer geringeren Verlustleistung in Elektrofahrzeugen. SiC bietet eine dreimal höhere Wärmeleitfähigkeit als reine Silizium-basierte Halbleiterbauelemente und ermöglicht so den Betrieb von Geräten bei höheren Temperaturen. Aufgrund der Nachfrage nach Elektro- und Hybridfahrzeugen investieren zahlreiche Marktanbieter erheblich in die Entwicklung von SiC-basierten Lösungen. Daher wird erwartet, dass der steigende Bedarf an Elektrofahrzeugen im Prognosezeitraum lukrative Wachstumschancen für den Markt bietet.

Marktbeschränkung

Der komplexe Integrationsprozess fortschrittlicher elektronischer Geräte

Die Leistungselektronikindustrie konzentriert sich zunehmend auf die Integration mehrerer Funktionen in einen einzigen Chip, was zu komplexen Designs führt. Die Entwicklung komplexer Geräte erfordert robuste Methoden, Fachkenntnisse und verschiedene Integrationswerkzeuge, was zusätzliche Kosten verursacht. Diese hohen Gerätekosten hindern Anwender daran, innovative Technologien zu bevorzugen. Die sich entwickelnden innovativen Technologien erzeugen wiederum eine Nachfrage nach funktionsreicheren Geräten, die in das System integriert werden müssen, was deren Kosten erhöht. Darüber hinaus ist die Integration mehrerer ICs in einzelne Geräte aufgrund unterschiedlicher Betriebsmodi, Funktionen und Betriebsspannungen eine komplexe Aufgabe, die das Marktwachstum hemmt.

Marktchance

Innovation bei Leistungs-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs)

Heutzutage sind Elektronikgeräte mit zahlreichen Funktionen ausgestattet, um ihren Absatz und ihre weltweite Verbreitung zu steigern. Technologische Verbesserungen in elektronische BauteileAnwendungen wie Computer, Smartphones und drahtlose Kommunikations- sowie Cloud-Systeme dürften lukrative Chancen für MOSFETs eröffnen. Darüber hinaus werden MOSFETs als Schaltelemente zur Steuerung von Anwendungen wie Elektrofahrzeugen, Wechselrichtern und Netzteilen eingesetzt. Sie finden breite Anwendung in der Industrie, insbesondere bei niedrigen Schaltfrequenzen. Diese Faktoren bieten dem Markt für Leistungselektronik ein hohes Maß an Nachfrage.

Gerätetypanalyse

Basierend auf dem Gerätetyp wird der globale Markt in diskrete Leistungshalbleiter, Leistungsmodule und integrierte Leistungshalbleiter (ICs) unterteilt. Das Segment der Leistungsmodule trug am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 4,4 % wachsen. Leistungsmodule erfreuen sich aufgrund ihrer unübertroffenen Effizienz und Langlebigkeit seit einigen Jahren einer steigenden Nachfrage. Zahlreiche Branchen setzen IGBT- und MOSFET-Module für Hochspannungsanwendungen wie Schweißgeräte, Walzwerke und Wasserpumpen ein. Darüber hinaus wird die IGBT-Technologie in europäischen Ländern in Fahrwagen verwendet, um Stromverluste zu reduzieren und die Effizienz zu steigern. Im aktuellen Marktumfeld werden IGBT-Module bevorzugt, da sie kostengünstig sind und sich bei hohen Spannungen leicht steuern lassen, was wiederum das Marktwachstum ankurbelt.

Der geringe Stromverbrauch und das leichte Design von Leistungselektronik fördern zudem den Einsatz von Leistungsmodulen in Anwendungen wie Schweißgeräten und anderen industriellen Systemen. Der asiatisch-pazifische Raum ist aufgrund der hohen Verbreitung von Leistungselektronik im Energiesektor ein lukrativer Markt für Leistungsmodule. Die zunehmende Verbreitung von Unterhaltungselektronik dürfte den Einsatz von Leistungselektronik weiter beschleunigen und somit das Marktwachstum ankurbeln.

Das Segment der diskreten Leistungshalbleiter ist das zweitgrößte. Aufgrund ihrer kompakten Bauweise und geringen Schaltverluste spielen diskrete Leistungshalbleiter eine entscheidende Rolle in Automobilanwendungen und Unterhaltungselektronik. Sie werden in Wechselrichtern und Leistungswandlerschaltungen für diverse Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in Motortreibern, unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV), Induktionskochfeldern, Plasma-Displays und Blitzgeräten. Darüber hinaus investieren Unternehmen wie Infineon und Toshiba Corporation massiv in die Verbesserung der Energieeffizienz und der Schaltgeschwindigkeit diskreter Leistungshalbleiter. Die steigende Nachfrage nach Leistungsmanagement-Chips in elektronischen Anwendungen wie Klimaanlagen und Kühlschränken aufgrund ihrer schnelleren Schaltzeiten treibt das Marktwachstum zusätzlich an.

Darüber hinaus ermöglicht die diskrete Leistungselektronik eine hohe Eingangsimpedanz, wodurch der Betrieb mit hohen Strömen und Spannungen problemlos möglich ist. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Leistungsmodulen in Elektrofahrzeugen werden diskrete IGBTs in Elektrofahrzeugen häufig für den Motor eingesetzt. Daher wird erwartet, dass all diese Vorteile das Marktwachstum in naher Zukunft ankurbeln werden.

Materialanalyse

Nach Materialart ist der globale Markt in Siliziumkarbid, Galliumnitrid, Saphir und Sonstige unterteilt. Das Segment Siliziumkarbid trug am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 4,2 % wachsen.LeistungshalbleiterSiliziumkarbid bietet gegenüber herkömmlichen Siliziumhalbleitern Vorteile aufgrund seiner höheren Durchbruchfeldstärke, größeren Bandlücke, geringeren Wärmeausdehnung und chemischen Beständigkeit. Zudem wird die Nachfrage nach SiC-basierten Leistungskomponenten durch den stark steigenden Bedarf an SiC-basierten Photovoltaikzellen in Entwicklungsländern wie China, Brasilien und Indien weiter angeheizt.

Das Segment Galliumnitrid ist das zweitgrößte. Die steigende Nachfrage nach GaN in Hochfrequenzgeräten, der zunehmende Einsatz von GaN in der Telekommunikationsbranche sowie die stark gestiegene Nachfrage nach Schnellladegeräten, LiDAR und drahtloser Energieübertragung treiben die Verbreitung von GaN-Leistungskomponenten am Markt voran. Der Bedarf an GaN-Leistungskomponenten in Elektro- und Hybridfahrzeugen dürfte den Marktteilnehmern lukrative Chancen eröffnen.

Anwendungsanalyse

Die auf dem globalen Markt abgedeckten Anwendungen umfassen Energiemanagement, USV-Anlagen, erneuerbare Energien und weitere. Das Segment der erneuerbaren Energien trug am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,3 % wachsen. Betrachtet man die Energiequellen, so verzeichnen die Sektoren der erneuerbaren Energien und der Kernenergie das schnellste Wachstum; laut einer Studie der US-Energieinformationsbehörde (EIA) legen beide Sektoren jährlich um 2,5 % zu. Staatliche Initiativen wie das Federal Energy Management Program (FEMP) in den USA fördern Investitionen in kosteneffiziente Projekte im Bereich der erneuerbaren Energien, was die Verbreitung von Systemen für erneuerbare Energien voraussichtlich steigern wird. Dies wiederum hat das Wachstum des Marktes für Leistungselektronik aufgrund des zunehmenden Einsatzes von Leistungselektronik in Systemen für erneuerbare Energien angekurbelt.

Branchenanalyse

Je nach Branche ist der globale Markt in Telekommunikation, Industrie, Automobilindustrie, erneuerbare Energien, Konsumgüter und Unternehmen, Militär und Verteidigung, Energie und Strom sowie Sonstige unterteilt. Das Automobilsegment trug am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 4,7 % wachsen. Aufgrund der Nachfrage nach Elektro- und Hybridfahrzeugen investieren verschiedene Marktanbieter erheblich in die Produktion von Leistungskomponenten. Darüber hinaus investieren große Unternehmen wie Infineon Technologies aufgrund des wachsenden Marktes für Elektromobilität und Photovoltaik-Wechselrichter signifikant in die Produktion von Leistungselektronik.

• Beispielsweise unterzeichneten Infineon Technologies und Cree, Inc. im Februar 2018 einen langfristigen strategischen Liefervertrag für Siliziumkarbid-Wafer (SiC). Mit dem sprunghaften Anstieg der Nachfrage nach Elektrofahrzeugen eröffnen sich somit potenzielle Wachstumschancen für Hersteller von Leistungselektronik.

Regionale Einblicke

Der asiatisch-pazifische Raum trug am meisten zum Umsatz bei und wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,9 % wachsen. Aufgrund der Verfügbarkeit großer Kraftwerke für Hochspannung, der steigenden Nachfrage nach Leistungsmodulen und des Bevölkerungswachstums ist der asiatisch-pazifische Raum die lukrativste Region hinsichtlich des Wachstums des Marktanteils im Bereich Leistungselektronik. Darüber hinaus werden schätzungsweise rund 70 % der gesamten elektrischen Energie von leistungselektronischen Systemen verarbeitet, die Leistungskomponenten enthalten. Diese Geräte finden breite Anwendung in der Automobilindustrie, in Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien und in der Infrastruktur von Stromnetzen. Diese Branchen setzen verschiedene Initiativen zum Aufbau moderner Energieinfrastruktur um. Unternehmen aller Branchen haben die Bedeutung von Leistungselektronik für ein sicheres Energiemanagement erkannt. Leistungsmodule und automatisierte Schaltgeräte sind stark nachgefragt, was das Marktwachstum voraussichtlich beschleunigen wird.

Markttrends in Nordamerika

Nordamerika ist die zweitgrößte Region. Bis 2030 wird ein Marktvolumen von 8,77 Milliarden US-Dollar erwartet, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 5,9 % entspricht. Dieses Marktwachstum ist auf Länder wie die USA und Kanada zurückzuführen, deren Regierungen ihr Engagement zur Eindämmung der Umweltverschmutzung durch die Förderung von Elektrofahrzeugen (EVs) und Hybridfahrzeugen (HEVs) verstärken, die in großem Umfang Leistungselektronikkomponenten benötigen. Darüber hinaus trägt das hohe Verteidigungsbudget der USA maßgeblich zum Wachstum des Leistungselektronikmarktes in der Region bei. US-amerikanische Unternehmen, die Leistungselektronikkomponenten herstellen, sind in der elektronischen Kriegsführung und bei modernen Radarsystemen eine bevorzugte Wahl. Zusätzlich treiben die zunehmende Verwendung von Leistungsmodulen und der steigende Absatz elektronischer Geräte in Nordamerika das Wachstum des Leistungselektronikmarktes an. Auch die steigende Nachfrage nach langlebigen Leistungsmodulen im Energiesektor beflügelt das Marktwachstum.

Wachstumsfaktoren des europäischen Marktes

Europa ist die drittgrößte Region. Das Wachstum des europäischen Marktes für Leistungselektronik wurde durch die zunehmende Verbreitung fortschrittlicher Elektrofahrzeuge und virtueller Systeme sowie die steigende Marktdurchdringung digitaler Elektronikgeräte begünstigt. Der Markt dürfte in europäischen Ländern aufgrund der stark steigenden Nachfrage nach modernen Elektrofahrzeugen weiterhin rasant wachsen. Deutschland hält den größten Marktanteil aller europäischen Länder. Die Übernahme kleinerer Unternehmen, die zunehmende Nutzung energieeffizienter Geräte und proaktive staatliche Initiativen in Form von Tochtergesellschaften tragen zum Gesamtwachstum des Marktes bei. Darüber hinaus treiben Faktoren wie höhere Effizienz, Langlebigkeit und minimale Verzerrung die Nachfrage nach kompakten Leistungsmodulen an. Auch die Nachfrage nach automatisierten Anwendungen und Echtzeitüberwachung verstärkt den Bedarf an Leistungselektronikkomponenten in der Region.