Markt für Leistungshalbleiter Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Der globale Markt für Leistungshalbleiter hatte im Jahr 2023 einen Wert von 44,34 Milliarden USD. Er soll im Jahr 2032 59,43 Milliarden USD erreichen und im Prognosezeitraum (2024–32) mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 3,31 % wachsen. Der steigende Bedarf an energieeffizienten Lösungen in verschiedenen Anwendungen wie Unterhaltungselektronik, Industriemaschinen und Automobilen treibt die Nachfrage nach Leistungshalbleitern an. Diese Komponenten tragen dazu bei, den Stromverbrauch zu senken und die Effizienz zu verbessern.

Leistungshalbleiter werden wie alle Halbleiterbauelemente zur Korrektur und Verstärkung elektrischer Signale sowie zum Ein- und Ausschalten des Stromflusses verwendet. Die Übertragung und Verteilung von Strom über große Entfernungen sind zwei gängige Einsatzzwecke. Normale Halbleiter erfüllen dieselben Funktionen, sind jedoch viel kleiner als Leistungshalbleiter. Diese Hochleistungskomponenten können mehrere Gigawatt Strom, Spannung und Frequenz verarbeiten.

Halbleiter verwenden SiC in Stromrichtern für Solar- und Windenergie, um Energieverluste zu reduzieren und ihre Lebensdauer zu verlängern. SiC (Siliziumkarbid) wird aufgrund der großen Bandlücke für Hochleistungsanwendungen verwendet. Obwohl es eine Vielzahl von Polytypen (Polymorphen) von SiC gibt, ist 4H-SiC für Leistungsgeräte am besten geeignet. Die Zunahme der F&E-Aktivitäten, die auf verbesserte Materialeigenschaften abzielen, dürfte dem Marktwachstum einen starken Impuls verleihen.

Marktdynamik

Marktführer

Steigender Bedarf an Unterhaltungselektronik und drahtloser Kommunikation

Der weltweit steigende Verbrauch von Unterhaltungselektronik treibt das Marktwachstum positiv voran. Eine große Bandbreite an Verbraucherprodukten erfordert heute Halbleiter, darunter Kommunikationsgeräte (Smartphones, Tablets, Smartwatches und andere Geräte), Computer (Computer für den privaten und geschäftlichen Gebrauch verfügen über PCBs), Unterhaltungssysteme und Haushaltsgeräte.

Der Hauptverbraucher von Halbleitern in diesem Markt ist das Smartphone. In den letzten Jahren herrschte im Smartphone-Sektor ein intensiver Wettbewerb. Es wird auch prognostiziert, dass die zunehmende Nutzung von Mobiltelefonen den globalen Markt ankurbeln wird. Laut Ericsson wird beispielsweise erwartet, dass der globale Smartphone-Datenverkehr von 32 Exabyte im Jahr 2019 auf 221 Exabyte monatlich bis 2026 ansteigen wird.

Laut der India Brand Equity Foundation (IBEF) wird der indische Markt für Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik (ACE) voraussichtlich eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 9 % verzeichnen und im Jahr 2022 3,15 Billionen INR (48,37 Milliarden USD) erreichen. Dies dürfte das Marktwachstum im Prognosezeitraum ankurbeln.

Steigende Nachfrage nach energieeffizienten, batteriebetriebenen tragbaren Geräten

Neben der steigenden Nachfrage nach Unterhaltungselektronik und drahtloser Kommunikation dürften auch andere Faktoren, wie etwa die wachsende Nachfrage nach energieeffizienten, batteriebetriebenen tragbaren Geräten, die Nachfrage ankurbeln und sich positiv auf das Marktwachstum auswirken.

Verbrauchergeräte werden mit Lithium-Ionen-Technologie betrieben, der am besten akzeptierten Energiequelle. Einige Einschränkungen stellen für diese modernen Batterien ein Problem dar. Die Verlängerung der Batterielebensdauer des Geräts ist in diesem Markt beliebt geworden. Weltweit werden überlegene Lösungen entwickelt, um Batterien herzustellen, die weniger Energie verbrauchen. Die Marktexpansion in diesem Sektor wird von Herstellern vorangetrieben, die die Batteriekapazität ihrer Produkte verbessern, was den Wunsch der Verbraucher nach schnelleren Ladezeiten weckt.

Dieses Muster hat sich bei allen tragbaren und portablen Geräten fortgesetzt. Hersteller wie OPPO, One Plus, Motorola, Samsung und Apple liefern Schnellladeadapter direkt mit. Schnellladen ist ein entscheidender Bestandteil ihrer Marketingstrategien, da sie möchten, dass ihre Benutzer weniger Zeit am Strom verbringen. Der steigende Bedarf an energieeffizienter Batterietechnologie dürfte das Marktwachstum im Prognosezeitraum fördern.

Marktbeschränkung

Mangel an Silizium-Wafern und variable Antriebsanforderungen

Während Faktoren wie die steigende Nachfrage nach Unterhaltungselektronik und drahtloser Kommunikation sowie die zunehmende Nachfrage nach batteriebetriebenen, energieeffizienten tragbaren Geräten die Expansion des Marktes vorantreiben, wird vorausgesagt, dass Faktoren wie der erwartete globale Mangel an Silizium-Wafer in Kombination mit ROI-Kennzahlen eine Bedrohung für dieses Wachstum darstellen.

Darüber hinaus sind SiC-Geräte mit ihren Antriebsanforderungen eine Herausforderung. Das Hauptziel von SiC-basierten Geräten ist es, IGBTs zu ersetzen; die Antriebsanforderungen für diese beiden Geräte unterscheiden sich jedoch erheblich. Die meisten Transistoren haben typischerweise Antriebsanforderungen, die symmetrische Schienen verwenden (wie ±5 V). Im Gegensatz dazu benötigen SiC-Geräte asymmetrische Schienen (wie -1 V bis -20 V), da eine kleine negative Spannung erforderlich ist, um sicherzustellen, dass sie vollständig ausgeschaltet sind. Dies könnte ihre Anwendung in tragbaren Geräten in Frage stellen, da zusätzliche DC-DC-Treiber oder spezielle Batterien mit drei Anschlüssen (+, 0 V und -) erforderlich sein werden. Daher behindern solche Faktoren das Marktwachstum.

Marktchancen

Akzeptanz in verschiedenen Branchen

Die Einführung von Leistungshalbleitern in den Bereichen IT und Unterhaltungselektronik, Automobil, Stromverteilung und Schienenverkehr wird voraussichtlich durch einen stetigen Anstieg nicht-konventioneller Energiequellen vorangetrieben. Die steigende Nachfrage nach effizienterem Energiemanagement und neuen Verbrauchersicherheitsfunktionen treibt die Einführung in der Automobilindustrie voran. Beispielsweise wird in einigen EV-Anwendungen bereits SiC-Technologie für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch verwendet, wie z. B. Batterieladegeräte, zusätzliche DC-DC-Wandler und Halbleiterschalter. Derzeit ermöglichen effizientere Antriebsstränge, die Halbleitertechnologien wie Siliziumkarbid (SiC) verwenden, Ingenieuren, hohe Spannungs- und Leistungsanforderungen kostengünstig zu erfüllen. Daher bieten solche Anwendungen lukrative Wachstumschancen.

Regionalanalyse

Nach Regionen ist der globale Markt für Leistungshalbleiter in Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Lateinamerika sowie Naher Osten und Afrika unterteilt.

Der asiatisch-pazifische Raum hatte den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 3,6 % wachsen. Aufgrund der Dominanz der Region im globalen Halbleitergeschäft und der Unterstützung durch staatliche Vorschriften wird erwartet, dass der asiatisch-pazifische Raum den Markt für Leistungshalbleiter dominieren wird. China, Japan, Taiwan und Südkorea machen zusammen rund 65 % des weltweiten Marktes für diskrete Halbleiter aus. Andere Länder, darunter Vietnam, Thailand, Malaysia und Singapur, tragen erheblich zur Marktdominanz der Region bei. Die Indian Electronics and Semiconductor Association behauptet, dass Indien ein attraktiver Standort für internationale F&E-Einrichtungen ist. Daher wird erwartet, dass Investitionen in das Halbleitergeschäft aus der laufenden Make-in-India-Initiative der Regierung resultieren werden. Darüber hinaus ist die Region ein Produktionszentrum für Elektronik und produziert jährlich Millionen von Elektroprodukten sowohl für den lokalen Gebrauch als auch für den Export. Der Marktanteil der untersuchten Branche wird stark von der steigenden Produktion elektronischer Waren und Teile beeinflusst.

Nordamerika ist die zweitgrößte Region. Schätzungen zufolge wird es bis 2030 einen erwarteten Wert von 8,5 Milliarden USD erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 2,6 % entspricht. Die nordamerikanische Region ist der frühe Anwender neuer Technologien in Fertigung, Design und Forschung in der Halbleiterindustrie. Das Wachstum des Leistungshalbleitermarktes in Nordamerika korreliert stark mit dem Wachstum der Endverbraucherbranchen wie Automobil, IT und Telekommunikation, Militär und Luft- und Raumfahrt, Unterhaltungselektronik und anderen. Laut der Semiconductor Industry Association (SIA) erzielte die Halbleiterindustrie im Januar 2021 einen direkten Umsatz von 40,0 Milliarden USD, ein Anstieg von 13,2 % gegenüber dem Gesamtumsatz von 35,3 Milliarden USD im Januar 2020. Die SIA vertritt 98 % der US-Halbleiterindustrie nach Umsatz und fast zwei Drittel der nicht-amerikanischen Chipunternehmen. Ein durch Änderungen der US-Politik begünstigter Mangel an Halbleitern in der Region dürfte auch die inländischen Investitionen in Fertigung und Ausrüstung ankurbeln.

Europa ist die drittgrößte Region. Die europäische Region ist die Heimat einiger der weltweit wichtigsten Technologiezentren und ein wichtiger Treiber und Anwender moderner Technologien. Die zunehmende Verbreitung fortschrittlicher Technologien und die zunehmende Einführung von Halbleitern in verschiedenen Branchen treiben das Marktwachstum voran. Das zunehmende Engagement der regionalen Regierung bei der Förderung von Forschungsprogrammen hat viele halbleiterorientierte Sektoren gestärkt und wird durch ein Umfeld mit hoher Technologievernetzung unterstützt. Die deutsche Regierung hat sich verpflichtet, die Zahl der Forschungsunternehmen bis 2020 auf 20.000 und die der innovativen Unternehmen auf 140.000 zu erhöhen. Laut World Semiconductor Trade Statistics (WSTS) und SIA stiegen die Halbleiterverkäufe in Europa im Jahr 2019 um 6,4 %. Solche Entwicklungen treiben das Marktwachstum voran.

Segmentanalyse

Der globale Markt für Leistungshalbleiter ist nach Komponente, Material, Endverbraucherbranche und Region segmentiert.

Nach Komponenten ist der globale Markt für Leistungshalbleiter in diskrete, Modul- und leistungsintegrierte Schaltkreise unterteilt. Das Segment der leistungsintegrierten Schaltkreise hat den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 1,9 % wachsen. Leistungsintegrierte Schaltkreise (ICs) werden als Gleichrichter oder Schalter in Hochspannungsanwendungen verwendet, darunter Stromversorgung, Autos, Solarmodule und Züge. Der eingeschaltete Zustand der ICs ermöglicht den Stromfluss, der ausgeschaltete Zustand stoppt ihn. Sie erhöhen die Systemleistung und reduzieren Energieverluste. Leistungs-ICs werden in verschiedenen Stromversorgungsanwendungen verwendet, da sie insgesamt eine viel kleinere physische Größe haben als diskrete Schaltkreise. Ihre geringere Größe führt zu einem geringeren Stromverbrauch, was die Nachfrage erhöht.

Das diskrete Segment ist das zweitgrößte. Leistungshalbleiter, die in Energiemanagementsystemen eingesetzt werden, bestehen aus Leistungsschaltern und Gleichrichtern (Dioden). Leistungsschalter umfassen MOSFETs, IGBTs und BJTs (Bipolartransistoren). IGBTs, MOSFETs und BJTs sind in diskreter Form erhältlich, d. h. nur ein einziger Typ ist in einem einzigen Gehäuse untergebracht. Einer der wichtigsten Trends bei diskreten Halbleitern ist effizientes Energiemanagement. Das Smartphone ist einer der Hauptverbraucher diskreter Halbleiter. Diese Halbleiter im Adapter spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der erforderlichen Strom- und Spannungsniveaus, da Unternehmen Smartphone-Ladegeräte entwickeln, die das Gerät in deutlich kürzerer Zeit aufladen können, wodurch die Nennstromstärke dieser Geräte erheblich gestiegen ist. Dieser Faktor wird voraussichtlich zu robusteren diskreten Leistungshalbleitern führen.

Nach Material ist der globale Markt für Leistungshalbleiter in Silizium/Germanium, Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (Gann) unterteilt. Das Silizium-/Germanium-Segment hatte den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 1 % wachsen. Das Segment erlebt mehrere Produktinnovationen, die das Wachstum des Segments vorantreiben. Im Mai 2020 kündigte Nexperia beispielsweise eine Reihe neuer Silizium-Germanium-Gleichrichter (SiGe) mit Sperrspannungen von 120 V, 150 V und 200 V an, die die hohe Effizienz ihrer Schottky-Gegenstücke mit der thermischen Stabilität von Fast-Recovery-Dioden kombinieren. Die 1-3 A-SiGe-Gleichrichter zielen auf die Märkte Automobil, Kommunikationsinfrastruktur und Server ab und sind besonders vorteilhaft in Hochtemperaturanwendungen wie LED-Beleuchtung, Motorsteuergeräten oder Kraftstoffeinspritzung.

Das Segment Siliziumkarbid (SiC) ist das zweitgrößte. Halbleiter aus Siliziumkarbid (SiC) setzen hohe Maßstäbe in Bezug auf Wärmeverlust, Schaltgeschwindigkeit und Größe. Leistungselektronik sorgt dafür, dass 50 % weniger Energie in Form von Wärme verloren geht. Diese Einsparung bedeutet mehr Energie für den Elektromotor und eine effizientere Leistungselektronik und damit für die Reichweite der Batterie. Autofahrer können mit einer einzigen Batterieladung weiter fahren. SiC- und Wide-Bandgap-Technologien, die schneller und effizienter sind als siliziumbasierte Geräte, werden in verschiedenen Segmenten eingesetzt und konkurrieren mit IGBTs und MOSFETs. Alle oben genannten Faktoren tragen zum beobachteten Wachstum bei.

Nach Endverbraucherbranchen ist der globale Markt für Leistungshalbleiter in die Branchen Automobil, Unterhaltungselektronik, IT und Telekommunikation, Militär und Luftfahrt, Energie, Industrie und andere unterteilt. Die Unterhaltungselektronik hatte den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum schätzungsweise um durchschnittlich 2 % jährlich wachsen. In der Vergangenheit haben die Unternehmen verschiedene neue Sensoren eingebaut, die viel Batterie verbrauchen. Die Hersteller entwickeln Smartphone-Ladegeräte, die das Gerät schnell aufladen sollen, wodurch die Nennstromstärke von 0,5 Milliampere auf 5 Milliampere gestiegen ist. Die Einführung von Leistungshalbleitern wird voraussichtlich stark von solchen Markttrends beeinflusst. Sowohl der PC- als auch der Markt für tragbare Geräte sind demselben Muster gefolgt. Die Hersteller wünschen sich von ihren Kunden kürzere Ladezeiten. Der Eckpfeiler ihres Marketingansatzes ist die Bereitstellung dieser Schnellladeadapter durch Hersteller wie OPPO, One Plus, Motorola, Samsung und Apple. Diese Elemente unterstützen die Expansion des Segments.

jüngsten Entwicklungen

• März 2024 – Laut Angaben von Regierungsvertretern des Bundesstaates Gujarat erhielt die Tata-Gruppe etwa 160 Acres in Dholera, Gujarat, um dort die erste großangelegte Halbleiterproduktionsanlage des Landes zu errichten. Die Investition belief sich auf 91.000 Crore Rupien. Das Angebot mit Zuteilung (OCA) von 28 Acres in Sanand hingegen wurde CG Power für seine ATMP-Fabrik (Assembly, Testing, Marking and Packaging) zugesprochen, deren Bau voraussichtlich 7.600 Crore Rupien kosten wird.
• Februar 2024 – Renesas America Inc. und Stars Microelectronics (Thailand) Public Co. haben eine Joint-Venture-Vereinbarung mit CG Power and Industrial geschlossen. Das Unternehmen gab außerdem seine Pläne bekannt, in Indien ein Werk für die externe Montage und Prüfung von Halbleitern zu errichten.