Marktbericht für Silizium-auf-Isolator (SOI): Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Wafertyp (RF-SOI, FD-SOI, PD-SOI, Sonstige), Technologie (BESOI, SiMOX, Smart Cut, ELTRAN, SoS), Produkt (RF-FEM, MEMS, Leistungselektronik, Optische Kommunikation, Bildsensorik), Größe (200 mm, 300 mm), Anwendung (Unterhaltungselektronik, Automobilindustrie, Datenkommunikation & Telekommunikation, Industrie, Photonik, Sonstige) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktor des Silizium-auf-Isolator-Marktes

Verwendung von SOI-Wafern in der Unterhaltungselektronik

Unterhaltungselektronik wie Tablets, Smartphones, Wearables und Elektrofahrzeuge enthalten Silizium auf Isolator (SoI). Durch die Isolation vom Siliziumsubstrat wird diese Technologie in elektrischen Geräten eingesetzt, um parasitäre Kapazitäten zu reduzieren und so den Stromverbrauch bei gleichbleibender Leistung zu verbessern. Um die parasitären Kapazitäten im Inneren der Geräte zu verringern und die Gesamtfunktionalität zu erhöhen, werden Silizium-Halbleiterprodukte in der SoI-Technologie auf einem mehrlagigen Silizium-Isolator-Substrat hergestellt. Aufgrund der COVID-19-Pandemie hat die Nutzung elektronischer Geräte in den Bereichen IT, Gesundheitswesen und Bildung zugenommen, was dem SoI-Markt neue Chancen eröffnet. Die steigende Nachfrage nach diesen Produkten treibt somit das Wachstum des globalen SoI-Marktes an.

Vorteile im Zusammenhang mit Soi

SoI bietet im Vergleich zu herkömmlichen Technologien Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit und Robustheit und steigert die Leistungsfähigkeit durch den Betrieb mit niedriger Spannung. Hochleistungsschaltungen berücksichtigen Silizium auf Isolator (SoI) daher häufig. Viele große Chiphersteller, darunter Advanced Micro Devices, IBM und Intel, sind an der Kommerzialisierung der SoI-Technologie interessiert. Die Nachfrage nach SoI-Bauelementen im Bereich der Unterhaltungselektronik wird zudem durch den Wunsch nach reduziertem Stromverbrauch in mobilen und tragbaren Geräten angekurbelt. Zahlreiche Hersteller sind aufgrund geringfügiger Anpassungen der Chipfertigungstechniken von herkömmlicher Siliziumtechnologie auf SoI-basierte Bauelemente umgestiegen. Diese Entwicklung beschleunigt das Marktwachstum erheblich.

Marktbeschränkung

Selbsterwärmungseffekte in SOI-basierten Geräten

Bei SOI-basierten Geräten befindet sich ein aktiver, dünner Siliziumkörper auf Siliziumdioxid, einem guten Wärmeisolator. Im Betrieb dieser Geräte wird die vom aktiven Siliziumkörper verbrauchte Energie nicht effektiv abgeführt, was zu einem Temperaturanstieg führt. Dieser Temperaturanstieg verringert Stromstärke und Mobilität in SOI-basierten Geräten und kann deren Leistung beeinträchtigen. Daher wirken sich die Eigenerwärmungseffekte in SOI-basierten Geräten hemmend auf das Wachstum des SOI-Marktes aus.

Marktchance

Zunehmender Einsatz der SOI-Technologie in IoT-Geräten und -Anwendungen

Aufgrund des starken Wachstums von IoT-Anwendungen sind hohe Energieeffizienz und extrem niedriger Stromverbrauch unerlässlich. Gängige IoT-Geräte sind drahtlose Sensorknoten (WSNs), die über ein Netzwerk verbunden sind. Diese räumlich verteilten Knoten analysieren Umgebungsbedingungen durch Datenübertragung im Netzwerk. Für die meisten IoT-Anwendungen müssen sie autonom arbeiten; daher sind Vielseitigkeit und Energiemanagement entscheidende Faktoren. In solchen IoT-Anwendungen mit extrem niedrigem Stromverbrauch werden Technologien benötigt, die sich durch extrem niedrigen Stromverbrauch, extrem geringe Leckströme, extrem niedrige Spannungen und Kosteneffizienz auszeichnen. Die FD-SoI-Technologie bietet hierfür eine sehr effektive Lösung, die geringe Leckströme mit hoher Leistung kombiniert. Zudem ist FD-SoI eine planare Technologie und somit kostengünstiger als die 3D-FinFET-Technologie. Diese Eigenschaften bergen ein enormes Marktpotenzial.

Regionalanalyse

Der asiatisch-pazifische Raum ist der größte Marktteilnehmer und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 15 % wachsen. Steigende Investitionen von Waferherstellern und Foundry-Unternehmen in Schwellenländern dieser Region treiben das Wachstum des Marktes für Silizium-auf-Isolator (SoI) an. Der Einsatz der SoI-Technologie in der Unterhaltungselektronik ist aufgrund ihrer Vorteile wie hoher Schaltleistung und schneller SoI-Transistoren aktuell im Trend. Die zunehmende Automatisierung im Einzelhandel zur Vermeidung menschlicher Eingriffe sowie der wachsende Einsatz der SoI-Technologie in IoT-Geräten und -Anwendungen eröffnen weitere Marktchancen. Daher bietet der asiatisch-pazifische Raum ein lukratives Wachstumspotenzial für den Markt für Silizium-auf-Isolator.

Markteinblicke für Nordamerika

Nordamerika ist die zweitgrößte Region und wird bis 2030 voraussichtlich ein Volumen von 1,31 Milliarden US-Dollar erreichen, was einem jährlichen Wachstum von 14 % entspricht. In Nordamerika wird ein Anstieg der Nachfrage nach Silizium-auf-Isolator-Wafern (SoI) erwartet, der vor allem durch die Expansion der Unterhaltungselektronik- und Halbleiterindustrie getrieben wird. Aufgrund des steigenden Umweltbewusstseins der Verbraucher und der entsprechenden Regierungspolitik in Nordamerika ist die Nachfrage nach SoI-Wafern im Automobilsektor, wo sie in Elektroautos eingesetzt werden, stark angestiegen. Darüber hinaus ist der Einsatz der SoI-Technologie in IoT-Geräten und -Anwendungen der neueste Markttrend. Moderne Technologien wie Virtual Reality und autonomes Fahren eröffnen lukrative Möglichkeiten im SoI-Markt.

Einblicke in die Wafergröße

Der globale Markt ist in 200-mm- und 300-mm-Wafer unterteilt. Das 300-mm-Segment trägt am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 15,4 % wachsen. Die steigende Nachfrage nach 300-mm-SoI-Wafern im CMOS-Anwendungssegment treibt das Marktwachstum an. Ein aktueller Trend ist der Einsatz von 300-mm-SoI-Wafern in optischen Kommunikationssystemen zur Steigerung der Datenübertragungsrate. Der asiatisch-pazifische Raum (APAC) dürfte die am schnellsten wachsende Region im SoI-Markt sein, was zahlreiche Marktchancen eröffnen wird.

Das 200-mm-Segment ist das zweitgrößte. Die hohe Nachfrage nach 200-mm-SoI-Wafern für HF-Anwendungen und intelligente Stromversorgung im Automobilsektor treibt den globalen SoI-Markt an. Der neueste Trend ist der Einsatz von 200-mm-Wafern zur Herstellung verschiedener IC-Typen, darunter Spezialspeicher, Bildsensoren, Displaytreiber, Mikrocontroller, analoge Produkte und MEMS-basierte Bauelemente. Die hohe Nachfrage nach Smartphones und Unterhaltungselektronik in Schwellenländern dürfte dem SoI-Markt lukrative Chancen eröffnen.

Einblicke in Wafertypen

Der globale Markt ist in RF-SoI, FD-SoI, PD-SoI und Sonstige unterteilt. Das FD-SoI-Segment trägt am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 14,8 % wachsen. Die FD-SoI-Technologie bietet im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumtechnologien eine höhere Geschwindigkeit, einen geringeren Stromverbrauch und einen einfacheren Herstellungsprozess, was den Haupttreiber für das Marktwachstum darstellt. Der Einsatz von FD-SoI in der Automobilindustrie, im Internet der Dinge (IoT) und in anderen Anwendungsbereichen ist der neueste Trend auf dem Markt. Im Endeinsatzbereich ist die Automobilindustrie aufgrund der inhärenten Strahlungstoleranz ein aufstrebendes Anwendungsgebiet für die FD-SoI-Technologie und trägt somit zusätzlich zum Marktwachstum bei.

Das RF-SoI-Segment verzeichnet das schnellste Wachstum. Der Einsatz von HF-Frontend-Modulen in Mobiltelefonen treibt die Entwicklung von RF-SoI auf dem Weltmarkt voran. Die HF-Komponenten sind in ein HF-Frontend-Modul integriert, das die Sende- und Empfangsfunktionen steuert. Aktuell wird RF-SoI bereits in der ersten Generation der 5G-Sub-6-GHz-Technologie eingesetzt. Der rasant wachsende Kommunikationssektor dürfte zudem zahlreiche neue Chancen auf dem Weltmarkt eröffnen.

Technologie-Einblicke

Der globale Markt ist in BESoI, SiMOX, Smart Cut, ELTRAN und SoS segmentiert. Das Segment Smart Cut trägt am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 15,4 % wachsen. Verschiedene Merkmale der Smart-Cut-Technologie, wie die fehlerfreie Herstellung von Schichten auf der übertragenen Ebene, Wafer-Bonding und die Wiederverwendbarkeit des Donorsubstrats, treiben den Markt weltweit an. Der Einsatz der Smart-Cut-Technologie in 5G, Schmalbandnetzen und LiFi ist der neueste Trend auf dem Markt. Schnell wachsende Bereiche wie Bildsensorik und MEMS tragen ebenfalls zum Marktwachstum bei.DrucksensorenEs wird erwartet, dass auch andere Akteure Chancen auf dem globalen Markt für intelligente SoI-Technologie schaffen werden.

Das BESoI-Segment ist das zweitgrößte. Aufgrund der thermischen Si/SiO₂-Grenzfläche zwischen der SoI-Schicht und dem Isolator (BESOI-Silizium auf dem Isolator) findet es weite Verbreitung und trägt zum Marktwachstum bei. Darüber hinaus ist der Einsatz der BESOI-Technologie in analogen und digitalen CMOS-Anwendungen der neueste Markttrend.LeistungselektronikDieser Sektor dürfte im BESOI-Markt lukrative Chancen eröffnen. Die kürzlich eingeführte ultradünne Bond- und Ätzrückführungstechnologie für Silizium auf Isolator (BESOI) im Dickenbereich von 75 bis 100 µm bietet das Potenzial zur Leistungssteigerung sowohl in der CMOS- als auch in der BiCMOS-Technologie.

Produkt-Einblicke

Der globale Markt ist in die Segmente Optische Kommunikation, Bildsensorik, MEMS, Leistungselektronik und HF-FEM unterteilt. Das HF-FEM-Segment trägt am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 16,3 % wachsen. Die weltweit steigende Anzahl von Mobiltelefonen treibt den HF-FEM-Markt an. Darüber hinaus zählen Anwendungen von HF-FEM in Antennenelementen zu den neuesten Markttrends. Das Wachstum im Kommunikationssegment dürfte zudem lukrative Chancen im HF-FEM-SoI-Markt eröffnen.

Das Segment Power ist das zweitgrößte. Vorteile von Power-SoI-Produkten wie Miniaturisierung, höhere Effizienz und geringere Kosten treiben das Wachstum des globalen Marktes an. Der neueste Markttrend ist die intelligente Leistungstechnologie, die die Integration von Leistungswandlungsstufen, Sicherheitsfunktionen (Temperatur- und Überlastschutz), Fernverwaltung und weiteren analogen und digitalen Funktionen auf einem einzigen Chip ermöglicht. Im Februar 2019 gaben Soitec und Simgui, Chinas führender Hersteller von SoI-Wafern, eine erweiterte Partnerschaft und den Ausbau der Produktionskapazität für SoI-Wafer in China bekannt, um zukünftiges Wachstum zu sichern. Die beiden Unternehmen haben ihre Fertigungs- und Lizenzierungsbeziehungen neu definiert, um den wachsenden globalen Markt für Power-SoI im Automobil- und Unterhaltungselektroniksektor besser bedienen zu können.

Anwendungseinblicke

Der globale Markt ist in die Segmente Datenkommunikation & Telekommunikation, Automobilindustrie, Unterhaltungselektronik, Industrie, Photonik und Sonstige unterteilt. Das Segment Unterhaltungselektronik trägt am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 14,1 % wachsen. SoI-Komponenten werden in SoI-Wafern wie RF-SoI und FD-SoI weit verbreitet eingesetzt; sie sind integrale Bestandteile von Unterhaltungselektronikgeräten wie Smartphones, Tablets und Laptops. Aufgrund des exponentiellen Wachstums des Marktes für Unterhaltungselektronikprodukte wird die Verwendung von SoI-Wafern in naher Zukunft voraussichtlich zunehmen.

Das Automobilsegment ist das zweitgrößte. Es zeichnet sich durch automatisierte Prozesse und ein optimiertes Nutzererlebnis aus. Zu den potenziellen Vorteilen von SoI gehören die Integration von Hoch- und Niederspannungsbauelementen auf einem einzigen Chip, die Einsparung von Platz und Kosten, die Vereinfachung von Designs und Modellen sowie die Leistungssteigerung. Dadurch werden Entwicklungskosten gesenkt und die Markteinführungszeit verkürzt. Die steigende Nachfrage nach Fahrzeugautomatisierung, die zunehmende Nachfrage nach Elektroautos, der starke Wettbewerb in der Automobilindustrie zur Reduzierung der Umweltverschmutzung und der Trend zu autonomen Fahrzeugen sind einige der Hauptfaktoren, die die weltweite Nachfrage nach SoI-Wafern in der Automobilindustrie antreiben.