Nordamerikanischer Markt für SiC-Leistungshalbleiter – Branchentrends und Prognose bis 2030

Nordamerikanischer Markt für SiC-Leistungshalbleiter, nach Typ (MOSFETS, Hybridmodule, Schottky-Dioden (SBDS), IGBT, Bipolar Junction Transistor (BJT), Pin-Diode, Junction FET (JFET) und andere), Spannungsbereich (301–900 V, 901–1700 V, über 1701 V), Wafergröße (6 Zoll, 4 Zoll, 2 Zoll, über 6 Zoll), Wafertyp (SiC-Epitaxie-Wafer, leere SiC-Wafer), Anwendung (Elektrofahrzeuge (EV), Photovoltaik, Stromversorgung, industrielle Motorantriebe, Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge, HF-Geräte und andere), vertikal (Automobil, Versorgungsunternehmen und Energie, Industrie, Transport, IT und Telekommunikation, Unterhaltungselektronik, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Gewerbe und andere), Branchentrends und Prognose bis 2030.

Marktanalyse und -größe für SiC-Leistungshalbleiter in Nordamerika

SiC-Leistungshalbleiter sind die am weitesten verbreiteten Halbleiter und gelten als die beste Wahl für die Elektronik. Diese SiC-Leistungshalbleiter werden im Haushalts-, Gewerbe- und Industriesektor sowie in verschiedenen anderen Bereichen eingesetzt. SiC-Leistungshalbleiter sind in zwei Gerätetypen erhältlich, nämlich als diskrete SiC-Geräte und als SiC-Bare-Die. Aufgrund des technologischen Fortschritts hat die Verbreitung diskreter SiC-Geräte schneller zugenommen. Die wichtigsten Eigenschaften der SiC-Leistungshalbleiter sind ihre hohe Wärmeleitfähigkeit sowie verschiedene andere Eigenschaften, die Strom effizient nutzen. SiC-Leistungshalbleiter werden in der Telekommunikation, im Energie- und Stromsektor, bei der Erzeugung erneuerbarer Energie und an vielen anderen Orten eingesetzt. SiC-Leistungshalbleiter werden in der Leistungselektronik verwendet und erfreuen sich bei Privatpersonen zunehmender Beliebtheit. Die Nachfrage nach SiC-Leistungshalbleitern auf dem nordamerikanischen Markt für SiC-Leistungshalbleiter steigt schneller an. Aus diesem Grund führen verschiedene Marktteilnehmer neue Produkte ein und bilden Partnerschaften, um ihr Geschäft auf dem nordamerikanischen Markt für SiC-Leistungshalbleiter auszubauen.

Data Bridge Market Research analysiert, dass der nordamerikanische Markt für SiC-Leistungshalbleiter bis 2030 voraussichtlich einen Wert von 1.318.030,00 USD erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 26,2 % während des Prognosezeitraums entspricht. Der Bericht zum nordamerikanischen Markt für SiC-Leistungshalbleiter deckt auch umfassend Preisanalysen, Patentanalysen und technologische Fortschritte ab.

Marktdefinition

SiC-Leistungshalbleiter sind Halbleiter, die Kohlenstoff und Silizium enthalten und bei sehr hoher Spannung und Temperatur arbeiten. SiC-Leistungshalbleiter können zur Herstellung eines starken und sehr harten Materials verwendet werden. SiC-Leistungshalbleiter können in verschiedenen Bereichen wie Telekommunikation, Energie und Strom, Automobilbau, Erzeugung erneuerbarer Energie und in verschiedenen anderen Bereichen eingesetzt werden. Sie werden hauptsächlich aufgrund ihrer höheren maximalen Wärmeleitfähigkeit in Betracht gezogen, die den Anwendungsbereich erweitert haben. SiC-Leistungshalbleiter sind Geräte, die als Hochfrequenz-Leistungsgeräte gelten und hauptsächlich in der drahtlosen Kommunikation eingesetzt werden. SiC-Halbleiter bieten im Vergleich zu Siliziumhalbleitern die zehnfache dielektrische Durchschlagsfeldstärke, die dreifache Wärmeleitfähigkeit und die dreifache Bandlücke. Der SiC-Halbleiter hat den Markt aufgrund seiner hohen Leistung und Effizienz erobert. Der SiC-Leistungshalbleiter kann bei hoher Spannung und Stromstärke arbeiten und bietet einen niedrigen Einschaltwiderstand sowie Effizienz bei hohen Temperaturen. Die Kombination mit Siliziumkarbid hat sich daher als bessere und optimale Halbleiterwahl erwiesen.

Marktdynamik für SiC-Leistungshalbleiter in Nordamerika

In diesem Abschnitt geht es um das Verständnis der Markttreiber, Vorteile, Chancen, Einschränkungen und Herausforderungen. All dies wird im Folgenden ausführlich erläutert:

Treiber

• Aufkommen von SiC-Leistungshalbleitern

SiC hat als Halbleitermaterial sehr nützliche Eigenschaften. In Anwendungen wie Wechselrichtern, Motorantrieben und Batterieladegeräten bieten Siliziumkarbid-Bauteile (SiC) viele Vorteile, wie eine verbesserte Leistungsdichte, einen geringeren Kühlbedarf und geringere Gesamtsystemkosten. Diese Vorteile reichen aus, um SiC-Leistungshalbleiter auf ein hocheffizientes Niveau zu bringen.

Der Energieverlust von SiC während der Sperrverzögerungsphase beträgt nur 1 % des Energieverlusts von Silizium, was einen großen Unterschied in der Effizienz des Materials bewirkt. Das nahezu vollständige Fehlen eines Reststroms ermöglicht ein schnelleres Abschalten und verursacht geringere Verluste. Da weniger Energie abgeführt werden muss, kann ein SiC-Gerät bei höheren Frequenzen schalten und die Effizienz verbessern. Die höhere Effizienz, die kleinere Größe und das geringere Gewicht von SiC im Vergleich zu anderen Materialien können eine höher bewertete Lösung oder ein kleineres Design mit geringerem Kühlbedarf ermöglichen. Daher ist das Aufkommen von SiC-Leistungshalbleitern ein wichtiger Faktor, der voraussichtlich das Wachstum des nordamerikanischen Marktes für SiC-Leistungshalbleiter vorantreiben wird.

• Steigende Verbreitung von Elektrofahrzeugen

Die Welt verändert sich rasant und wendet sich erneuerbaren Energien zu. Alle Branchen, Marktteilnehmer und Regierungsinstitutionen konzentrieren sich verstärkt auf den Aufbau einer Infrastruktur für Elektrofahrzeuge und die Steigerung der Nachfrage nach Elektrofahrzeugen.

Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) waren im Jahr 2021 16,5 Millionen Elektroautos auf den Straßen unterwegs, eine Verdreifachung in nur drei Jahren, und das ist im Vergleich zu 2020 eine große Zahl. Die Verkäufe von Elektroautos stiegen und verdoppelten sich in China, stiegen in Europa weiter an und zogen in den USA im Jahr 2021 an. Diese Daten zeigen, dass die Durchdringung des Marktes mit Elektrofahrzeugen enorm zunimmt, was sich positiv auf die Umwelt sowie den nordamerikanischen Markt für SiC-Leistungshalbleiter auswirken kann. SiC ist bei hohen Spannungen hocheffizient und ermöglicht schnelle Batterieladezeiten, die mit dem Tanken herkömmlicher Fahrzeuge vergleichbar sind. Leistungselektronik aus Siliziumkarbid ermöglicht einen Anstieg von 800-Volt-Antriebssystemen und ebnet den Weg für leichtere Elektrofahrzeuge mit größerer Reichweite.

Gelegenheit

• Strategische Partnerschaft und Übernahme durch SiC-Hersteller

Es gibt verschiedene Organisationen und Marktteilnehmer, die strategische Partnerschaften und Akquisitionen eingehen. Diese Partnerschaft hat einen enormen positiven Einfluss auf das Wachstum des nordamerikanischen Marktes für SiC-Leistungshalbleiter. Diese Zusammenarbeit führt zu Kooperationen und wird für neue Wettbewerber zu einem kostengünstigen Weg, um Technologie und Marktzugang zu erlangen.

Bei einem Joint Venture bündeln zwei oder mehr Unternehmen ihre Ressourcen und ihr Fachwissen, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Es gibt viele Organisationen, die zusammenarbeiten und sich positiv auf das Wachstum des nordamerikanischen Marktes für SiC-Leistungshalbleiter auswirken.

Einschränkung/Herausforderung

• Probleme im Zusammenhang mit der Herstellung von SiC-Wafern

Ein SiC-Wafer ist ein Halbleitermaterial mit hervorragenden elektrischen und thermischen Eigenschaften. Es ist ein Hochleistungshalbleiter, der sich ideal für eine Vielzahl von Anwendungen eignet. Neben seiner hohen Wärmebeständigkeit weist er auch eine sehr hohe Härte auf. Die Hersteller von SiC-Wafern stehen vor vielen Fertigungsherausforderungen. Die Hauptdefekte, die bei der Herstellung von SiC-Substraten auftreten können, sind kristalline Stapelfehler, Mikroröhren, Löcher, Kratzer, Flecken und Oberflächenpartikel. Diese Faktoren wirken sich negativ auf die Leistung von SiC-Geräten aus, die auf 150-mm-Wafern häufiger festgestellt wurden als auf 100-mm-Wafern. Dies liegt daran, dass SiC das dritthärteste Verbundmaterial der Welt ist und außerdem sehr zerbrechlich ist. Seine Herstellung bringt komplexe Herausforderungen in Bezug auf Zykluszeit, Kosten und Schneidleistung mit sich. Es lässt sich vorhersagen, dass selbst die Umstellung auf 200-mm-Wafer erhebliche Probleme mit sich bringen wird. Tatsächlich wird es notwendig sein, die gleiche Qualität des Substrats zu gewährleisten, wobei eine unvermeidlich höhere Defektdichte zu erwarten ist.

Auswirkungen von COVID-19 auf den nordamerikanischen Markt für SiC-Leistungshalbleiter

Die SiC-Leistungshalbleiterindustrie verzeichnete aufgrund des Lockdowns und der COVID-19-Gesetze einen allmählichen Rückgang der Nachfrage, da Produktionsstätten und -dienste geschlossen wurden. Sogar private und öffentliche Entwicklungen wurden eingestellt. Darüber hinaus war die Industrie auch vom Stillstand der Lieferkette betroffen, insbesondere der Rohstoffe, die im Herstellungsprozess von SiC-Leistungshalbleitern verwendet werden. Strenge staatliche Vorschriften für verschiedene Branchen sowie Handels- und Transportbeschränkungen waren einige der Hauptfaktoren, die das Wachstum des Marktes für SiC-Leistungshalbleiter weltweit im Jahr 2020 und in den ersten beiden Quartalen 2021 bremsten. Da sich die Produktion von SiC-Leistungshalbleitern aufgrund der Beschränkungen durch Regierungen auf der ganzen Welt verlangsamte, konnte die Produktion in den ersten drei Quartalen 2020 die Nachfrage nicht decken. Darüber hinaus wurde eine hohe Nachfrage/Bedarf an SiC-Leistungshalbleiterprodukten in der Automobil- und Verteidigungsindustrie, im medizinischen Sektor und in Hydraulikanwendungen beobachtet. Die Wiederaufnahme der Produktion in der Öl- und Gasindustrie sowie im Automobilbereich trieb die steigende Nachfrage nach SiC-Leistungshalbleitern weltweit weiter an. Dies führte nicht nur zu einer Steigerung der Nachfrage, sondern erhöhte auch die Kosten des Produkts.

Kürzliche Entwicklungen

• Im Dezember 2022 kündigten STMicroelectronics und Soitec (Euronext Paris) bei der Entwicklung und Herstellung innovativer Halbleitermaterialien die nächste Phase ihrer Zusammenarbeit bei Siliziumkarbid-Substraten (SiC) an. Die Qualifizierung der SiC-Substrattechnologie von Soitec durch ST ist für die nächsten 18 Monate geplant. Ziel dieser Zusammenarbeit ist die Übernahme der SmartSiC-Technologie von Soitec durch ST für die zukünftige Herstellung von 200-mm-Substraten, um das Geschäft mit der Herstellung von Geräten und Modulen zu unterstützen. Die Serienproduktion wird mittelfristig erwartet. Diese Zusammenarbeit wird dem Unternehmen helfen, seine Finanzen sowie das Wachstum des nordamerikanischen Marktes für SiC-Leistungshalbleiter anzukurbeln.
• Im Juli 2022 arbeiten Semikron Danfoss und das in Kyoto ansässige Unternehmen ROHM Semiconductor seit mehr als zehn Jahren bei der Implementierung von Siliziumkarbid (SiC) in Leistungsmodulen zusammen. Vor Kurzem wurde ROHMs neueste 4. Generation von SiC-MOSFETs in SEMIKRONs eMPack-Modulen für den Einsatz im Automobilbereich vollständig qualifiziert. Somit erfüllen beide Unternehmen die Bedürfnisse ihrer Kunden weltweit. Diese Zusammenarbeit verbesserte die Finanzen des Unternehmens und wirkte sich positiv auf das Wachstum des nordamerikanischen Marktes für SiC-Leistungshalbleiter aus.

Marktumfang für SiC-Leistungshalbleiter in Nordamerika

Der nordamerikanische Markt für SiC-Leistungshalbleiter ist nach Typ, Spannungsbereich, Wafergröße, Wafertyp, Anwendung und Branche segmentiert. Das Wachstum dieser Segmente hilft Ihnen bei der Analyse schwacher Wachstumssegmente in den Branchen und bietet den Benutzern einen wertvollen Marktüberblick und Markteinblicke, die ihnen bei der strategischen Entscheidungsfindung zur Identifizierung der wichtigsten Marktanwendungen helfen.

Nach Typ

• MOSFETs
• Hybridmodule
• Schottky-Dioden (SBDS)
• IGBT
• Bipolarer Sperrschichttransistor (BJT)
• Pin-Diode
• Sperrschicht-FET (JFET)
• Andere

Auf der Grundlage des Typs ist der nordamerikanische Markt für SiC-Leistungshalbleiter in MOSFETS, Hybridmodule, Schottky-Barrieredioden (SBDS), IGBT, Bipolar Junction Transistor (BJT), PIN-Diode, Junction FET (JFET) und andere unterteilt.

Nach Spannungsbereich

• 301-900 V
• 901-1700 V
• Über 1701 V

Auf der Grundlage des Spannungsbereichs ist der nordamerikanische Markt für SiC-Leistungshalbleiter in 301–900 V, 901–1700 V und über 1701 V segmentiert.

Nach Wafergröße

• 6 Zoll
• 4 Zoll
• 2 Zoll
• Über 6 Zoll

Auf der Grundlage der Wafergröße ist der nordamerikanische Markt für SiC-Leistungshalbleiter in 6 Zoll, 4 Zoll, 2 Zoll und über 6 Zoll segmentiert.

Nach Wafertyp

• SiC-Epitaxie-Wafer
• Rohlinge aus SiC-Wafer

Auf Grundlage des Wafertyps ist der nordamerikanische Markt für SiC-Leistungshalbleiter in SiC-Epitaxie-Wafer und leere SiC-Wafer segmentiert.

Nach Anwendung

• Elektrofahrzeuge (EV)
• Photovoltaik
• Netzteile
• Industrielle Motorantriebe
• Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge
• HF-Geräte
• Andere

Auf der Grundlage der Anwendung ist der nordamerikanische Markt für Leistungshalbleiter in Elektrofahrzeuge (EV), Photovoltaik, Stromversorgungen, industrielle Motorantriebe, Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge, HF-Geräte und andere unterteilt.

Nach Vertikal

• Automobilindustrie
• Versorgung und Energie
• Industrie
• Transport
• IT und Telekommunikation
• Unterhaltungselektronik
• Luft- und Raumfahrt und Verteidigung
• Kommerziell
• Andere

Auf vertikaler Basis ist der nordamerikanische Markt für SiC-Leistungshalbleiter in die Branchen Automobil, Versorgungsunternehmen und Energie, Industrie, Transport, IT und Telekommunikation, Unterhaltungselektronik, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Gewerbe und Sonstige unterteilt.

Regionale Analyse/Einblicke zum nordamerikanischen Markt für SiC-Leistungshalbleiter

Der nordamerikanische Markt für SiC-Leistungshalbleiter wird analysiert und es werden Einblicke und Trends in die Marktgröße nach Region, Typ, Spannungsbereich, Wafergröße, Wafertyp, Anwendung und Vertikale wie oben angegeben bereitgestellt.

Die im nordamerikanischen Marktbericht für SiC-Leistungshalbleiter abgedeckten Länder sind die USA, Kanada und Mexiko.

• Im Jahr 2023 werden die USA voraussichtlich den nordamerikanischen Markt für SiC-Leistungshalbleiter dominieren, da dort die Nachfrage nach SiC-Leistungshalbleiterprodukten hoch ist. Darüber hinaus wird erwartet, dass die hohe Nachfrage nach Leistungsmodulen und verwandten Geräten ein treibender Faktor für das Marktwachstum sein wird.

Der regionale Abschnitt des Berichts enthält auch einzelne marktbeeinflussende Faktoren und Änderungen der Marktregulierung, die sich auf die aktuellen und zukünftigen Trends des Marktes auswirken. Datenpunkte wie die Analyse der nachgelagerten und vorgelagerten Wertschöpfungskette, technische Trends und die Fünf-Kräfte-Analyse von Porter sowie Fallstudien sind einige der Hinweise, die zur Prognose des Marktszenarios für einzelne Länder verwendet werden. Bei der Bereitstellung einer Prognoseanalyse der regionalen Daten werden auch die Präsenz und Verfügbarkeit nordamerikanischer Marken und ihre Herausforderungen aufgrund großer oder geringer Konkurrenz durch lokale und inländische Marken, die Auswirkungen inländischer Zölle und Handelsrouten berücksichtigt.

Wettbewerbsumfeld und Analyse der Marktanteile von SiC-Leistungshalbleitern in Nordamerika

Die Wettbewerbslandschaft des nordamerikanischen Marktes für SiC-Leistungshalbleiter liefert Einzelheiten nach Wettbewerbern. Zu den enthaltenen Einzelheiten gehören Unternehmensübersicht, Unternehmensfinanzen, erzielter Umsatz, Marktpotenzial, Investitionen in Forschung und Entwicklung, neue Marktinitiativen, Präsenz in Nordamerika, Produktionsstandorte und -anlagen, Produktionskapazitäten, Stärken und Schwächen des Unternehmens, Produkteinführung, Produktbreite und -umfang sowie Anwendungsdominanz. Die oben angegebenen Datenpunkte beziehen sich nur auf den Fokus der Unternehmen in Bezug auf den nordamerikanischen Markt für SiC-Leistungshalbleiter.

Zu den wichtigsten Akteuren auf dem nordamerikanischen Markt für SiC-Leistungshalbleiter zählen unter anderem WOLFSPEED, INC., STMicroelectronics, ROHM CO., LTD., Fuji Electric Co., Ltd., Mitsubishi Electric Corporation, Texas Instruments Incorporated, Infineon Technologies AG, Semikron Danfoss, Renesas Electronics Corporation, TOSHIBA ELECTRONIC DEVICES & STORAGE CORPORATION, Microchip Technology Inc., Semiconductor Components Industries, LLC, NXP Semiconductors, UnitedSiC, SemiQ Inc., Littlefuse, Inc., Allegro MicroSystems, Inc., Hitachi Power Semiconductor Device, Ltd. (eine Tochtergesellschaft der Hitachi Group) und GeneSiC Semiconductor Inc.