SiC, 10 Milliarden Dollar Markt
Ab 2024 stellen 400-V-Elektrofahrzeuge wie die von Tesla den größten Nachfragefaktor für Siliziumkarbid (SiC) dar. Die Einführung weiterer 800-V-Elektrofahrzeuge durch die Fahrzeughersteller (OEMs) verstärkt diesen Trend. Industrielle Anwendungen, insbesondere im Energiesektor, sind ein weiterer wichtiger Wachstumsbereich für SiC. Photovoltaik-Wechselrichter und Gleichstromladegeräte für leistungsstarke Elektrofahrzeuge zählen zu den vielversprechendsten industriellen Anwendungen der SiC-Technologie. Obwohl viele Unternehmen den Einsatz von SiC-Bauelementen prüfen, hemmen Bedenken der Industrie hinsichtlich der Verfügbarkeit und der Kosten von SiC-Wafern und -Bauelementen angesichts der steigenden Nachfrage weiterhin eine breitere Akzeptanz der Technologie. Daher investiert die SiC-Industrie massiv in den Ausbau ihrer Wafer- und Bauelementefertigungskapazitäten.
Da die Beschaffung von SiC-Wafern einfacher wird, verlagert sich der Fokus auf SiC-Bauelemente.
Ab 2024 wird das IDM-Geschäftsmodell, das mindestens Design, Gerätefertigung und Packaging integriert, aufgrund seiner Fähigkeit, auf die Bedürfnisse von Automobilanwendungen – einem wichtigen Markttreiber – einzugehen, im Bereich der Leistungs-SiC-Bauelemente den Markt dominieren. Aufgrund des begrenzten Angebots an SiC-Wafern bis 2022 haben die meisten großen Gerätehersteller in den letzten Jahren ihre SiC-Wafer-Kapazitäten intern aufgebaut. Im Gegensatz zu Wolfspeed, Rohm, Onsemi und STMicroelectronics konzentrieren sich Unternehmen wie Infineon, Bosch und verschiedene Founders auf die Geräteebene und beziehen SiC-Wafer extern. Der Großteil des Wertes von SiC stammt aus der Gerätefertigung, die auch vom rapiden Preisverfall bei SiC- und Epitaxie-Wafern betroffen ist. Gleichzeitig ist Chinas Produktion von SiC- und Epitaxie-Wafern in den letzten zwei Jahren deutlich gestiegen und hat sich zu einem weiteren Schlüsselfaktor für die Entwicklung der SiC-Lieferkette entwickelt.
Die wichtigsten Akteure arbeiten an der Umstellung auf das 8-Zoll-Format und bewältigen dabei Herausforderungen.
Seit 2024 sind 6-Zoll-SiC-Wafer für führende Unternehmen zum Standard geworden, und diese Entwicklung dürfte sich bis 2029 fortsetzen. 6-Zoll-Wafer werden zunehmend zu Standardprodukten, und die Preise sinken drastisch. Gleichzeitig bauen die meisten Gerätehersteller ihre Produktionskapazitäten für 6-Zoll-Wafer weiter aus. Zu den technischen Herausforderungen bei der Herstellung von 8-Zoll-SiC-Wafern zählen das Kristallwachstum und die Qualität des Wafer-Schneideprozesses, da die Dicke von 350 µm mit der von 6-Zoll-Wafern vergleichbar sein und gleichzeitig wettbewerbsfähig bleiben muss. Führende Unternehmen setzen neue PVT-Ofenkonstruktionen für eine bessere Heizzonensteuerung ein und nutzen Laserschneiden, um Kerbverluste und Verformungen zu reduzieren. Auf dem Markt sind hauptsächlich zwei Arten von SiC-MOSFETs erhältlich: planare und gerillte. Wir gehen davon aus, dass immer mehr Gerätehersteller Kanal-MOSFETs für zukünftige Generationen entwickeln.
Die Revolution der Leistungshalbleiter: Veränderungen und Trends
Im dynamischen Bereich der Leistungshalbleiter haben sich in den letzten zehn Jahren bedeutende Veränderungen vollzogen, und es gibt verlässliche Indikatoren, die auf weitere signifikante Entwicklungen hindeuten. Der gesamte Markt für Leistungselektronik, einschließlich diskreter Bauelemente und Module, wurde 2022 auf 20,9 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll bis 2028 auf 33,3 Milliarden US-Dollar anwachsen.
Silizium war historisch gesehen die dominierende Technologie – die Entwicklung von Silizium schreitet weiter voran, wobei die Einführung von 300-mm-Si-MOSFETs und IGBT-Plattformen seine anhaltende Kostenwettbewerbsfähigkeit sichert. Der rasante Aufstieg von Breitbandlückentechnologien (WBG), insbesondere Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN), hat die Branche jedoch am stärksten verändert.
Siliziumkarbid (SiC) verzeichnet ein starkes Wachstum. Der Markt für SiC-Leistungselektronik wird bis 2029 voraussichtlich 10 Milliarden US-Dollar erreichen und damit 28,6 % des Weltmarkts ausmachen. Dies ist auf Technologietrends wie 200-mm-Plattformen, höhere Leistungsdichte und optimierte Gehäuse für Leistungsmodule zurückzuführen. Die zunehmende vertikale Integration von SiC-Ökosystemen treibt diese Entwicklung voran. So erweitern beispielsweise führende Unternehmen wie ST, ROHM, On und Wolfspeed ihre Lieferketten um eigene Substratproduktionskapazitäten. Gleichzeitig wurden große Anstrengungen unternommen, die Kapazitäten für SiC-Wafer auszubauen, insbesondere von chinesischen Unternehmen wie Tankeblue, SICC, SemiSiC und anderen.
Die GaN-Technologie verzeichnet ein starkes Wachstum in einer Vielzahl von Anwendungen, darunter Unterhaltungselektronik und Automobilindustrie, insbesondere in Bereichen wie Schnellladegeräten und Überspannungsschutz, sowie in Stromversorgungsanwendungen für Haushaltsgeräte und Rechenzentren. Innovationen treiben zudem die Suche nach Halbleitern der nächsten Generation voran, wie beispielsweise Bulk-GaN, Galliumoxid und Diamant.
Elektrofahrzeuge (EVs) haben sich am Markt etabliert und machen einen bedeutenden Anteil der gesamten Leistungselektronikindustrie aus. Im Jahr 2023 werden fast 30 % aller weltweit verkauften Pkw elektrisch betrieben sein. Dieser Anteil wird voraussichtlich in den kommenden Jahren weiter steigen, sodass Elektrofahrzeuge bis 2028 voraussichtlich 50 % aller Pkw ausmachen werden. Elektrofahrzeuge bieten ein enormes und nachhaltiges Marktpotenzial, doch ihre Auswirkungen reichen weit darüber hinaus. Die Automobilindustrie ist bekannt dafür, Standards voranzutreiben und neue Technologien in der Leistungselektronik einzuführen. Die unmittelbare Motivation liegt in der Steigerung der Reichweite und der Senkung der Kosten. Diese Fortschritte haben jedoch den Trend hin zu Leistungsmodultechnologien, Batterieentwicklung und optimierten Lieferketten immer wieder verändert. Da die Technologie in einer Vielzahl industrieller Anwendungen eingesetzt wird, die hohe Leistung und Effizienz erfordern, eröffnen sich dadurch neue Möglichkeiten.
Elektrofahrzeuge treten in eine neue Phase der Marktexpansion ein, die oft als „Wechsel zu erschwinglicheren Fahrzeugen“ bezeichnet wird. Nachdem sich die Automobilhersteller zunächst auf leistungsstarke Fahrzeuge mit großer Reichweite konzentrierten, erweitern sie nun ihren Kundenstamm um Käufer von Elektrofahrzeugen im Preissegment von 20.000 bis 25.000 US-Dollar. Dies beinhaltet verschiedene Kostensenkungsstrategien, wie die Reduzierung der Motorleistung, die Verringerung der Ladeleistung des On-Board-Ladegeräts, die Reduzierung der Batteriekapazität, die Verbesserung der Systemintegration und die Reduzierung des Siliziumkarbidanteils in den Fahrzeugen. Diese Trends beeinflussen die Lieferkette für Elektrofahrzeuge, und China verfolgt dabei einen anderen Ansatz als Europa und die Vereinigten Staaten.
Während Hersteller erschwinglicher Elektrofahrzeuge verstärkt auf Silizium setzen, wird die Automobilindustrie die Nachfrage nach SiC-Bauelementen voraussichtlich auf absehbare Zeit dominieren. SiC feierte im Tesla Model 3 einen Durchbruch und wird in 800-V-Batterie-Elektrofahrzeugen (BEVs) weit verbreitet eingesetzt, die voraussichtlich fast 80 % des Marktes ausmachen werden. Große Hersteller wie Tesla und BYD erhöhen ihren Einsatz der SiC-Technologie, und BYD entwickelt zudem eigene SiC-Kapazitäten und kooperiert mit anderen Halbleiterunternehmen, um SiC zu liefern.
Die Einführung der SiC-Technologie erfordert Kostenüberlegungen. Jüngste Kapazitätserweiterungen in der SiC-Wafer- und Bauelementetechnologie, Fortschritte in der Gehäusetechnologie und die Marktdynamik senken jedoch die Kosten und ermöglichen einen breiteren Einsatz der SiC-Technologie. Kostensenkung ist auch der Haupttreiber für die intelligente Integration von Leistungselektronik. Im Fokus steht die Minimierung von Energieverlusten, die Maximierung des Potenzials erneuerbarer Energien und letztendlich die Reduzierung der Umweltbelastung. Intelligente Integration ermöglicht dies auf allen Ebenen des Energieökosystems und nutzt Synergien zwischen verschiedenen Anwendungen wie Stromerzeugung, -verteilung, -speicherung und -verbrauch. Sie verbindet Wind-, Wellen- und Photovoltaikanlagen mit Batteriespeichern, Wasserstoffproduktionssystemen und Stromnetzen sowie Haushalten, Elektrofahrzeugen und der Industrie.
Dieser Trend beeinflusst eine Reihe von Technologieentwicklungen, die eine Reduzierung von Größe und Kosten der Lösungen erfordern, um die Implementierung zu vereinfachen und die Akzeptanz zu steigern. Von Flüssigkeitskühlung bis hin zu Breitband-Technologie müssen Lösungen in verschiedenen Bereichen entwickelt werden. Daher müssen Entwickler ihre Kompetenzfelder diversifizieren und Unternehmen neue Geschäftsmöglichkeiten erkunden, um Komplettlösungen anzubieten. In diesem Sinne verändert die intelligente Integration die Lieferketten, und Fusionen und Übernahmen sind zu erwarten. Mit dem Ausbau der Kapazitäten, insbesondere der SiC-Kapazitäten, ab 2024 könnten sich die Lieferengpässe verringern. Dies wird signifikantes Wachstum und Marktchancen in der Automobil-, Industrie- und Energiebranche fördern, was wiederum die weitere Verbreitung von Leistungselektroniktechnologie vorantreiben wird.
Fountyl Technologies PTE Ltd hat seinen Sitz in Singapur und konzentriert sich seit über 10 Jahren auf die Halbleiterindustrie und die Herstellung von Hochleistungskeramikteilen. Das Hauptprodukt ist
Siliziumkarbid-Wafer-Pin-Chuck (Wafer-Spannfutter, Vorjustier-Chuck) – Verkaufsschlager in Südostasien und weltweit. Kontaktieren Sie uns für weitere Verhandlungen!