TrendForce-Analyse zu Siliziumkarbid
E-Mobilität und Erneuerbare als Hauptmärkte
Etwa 80 Prozent des Umsatzes an Wide-Bandgap-Leistungshalbleitern entfallen derzeit auf Siliziumkarbid. Laut TrendForce wächst dieser Markt aufgrund der steigenden Nachfrage bei Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energien im Jahr 2023 um über 40 Prozent auf über 2,2 Mrd. US-Dollar.
Siliziumkarbid (SiC) eignet sich als Halbleitermaterial für Anwendungen, die hohe Spannungen und hohe Ströme erfordern. Daher dürfte es die Effizienz von Elektrofahrzeugen und Anlagen für regenerative Energien weiter verbessern. Der Umsatz für SiC-Leistungsbauelemente, die in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, belief sich laut den Marktforschern von TrendForce im Jahr 2022 auf 1,09 Mrd. US-Dollar, was etwa 67,4 Prozent des Gesamtmarktes für SiC-Leistungsbauelemente entsprach. Für Anwendungen bei erneuerbaren Energien kamen im Jahr 2022 etwa 210 Mio. US-Dollar zusammen – rund 13,1 Prozent des Gesamtmarktes. Für das Jahr 2023 gehen die Marktforscher von einem Wachstum von 41,4 Prozent aus und einem Gesamtumsatz von 2,28 Mrd. US-Dollar (Bild 1).
Als Grund für dieses starke Wachstum nennt TrendForce die neu geschlossenen oder erweiterten Kooperationen mit Automobilherstellern bzw. Entwicklern von auf regenerativer Energie basierenden Produkten. So gingen onsemi und Volkswagen eine strategische Vereinbarung ein, wonach der Chiphersteller seine 1200-V-Leistungsmodule der EliteSiC-Familie für den Hauptantriebsumrichter bereitstellen wird. Auch Kia hat die EliteSiC-Serie für sein neuestes kompaktes Crossover-Elektrofahrzeug namens EV6 GT ausgewählt. Und Wolfspeed hat seine Partnerschaft mit Mercedes-Benz weiter ausgebaut. Beide Parteien vereinbarten, dass Wolfspeed SiC-Leistungsbauelemente für die von Mercedes-Benz entwickelten Elektrofahrzeuge liefern wird.
Im Bereich der erneuerbaren Energien kooperiert onsemi mit Ampt und liefert Leistungshalbleiter für Photovoltaik- und Energiespeichersysteme. Insbesondere wird Ampt SiC-MOSFETs von onsemi für seine DC-String-Optimierer einsetzen. Das taiwanesische Unternehmen Delta Electronics verwendet CoolSiC von Infineon für seine bidirektionalen Wechselrichter, die als hybrides Drei-in-eins-System für die Integration von Photovoltaik, Energiespeicherung und das Laden von Elektrofahrzeugen dienen können. Bloom Energy, ein US-amerikanischer Entwickler von Wasserstoff-Plattformen, hat sich ebenfalls für Produkte der CoolSiC-Serie entschieden, um die Effizienz seines Brennstoffzellensystems und seines Elektrolyseurs weiter zu verbessern.
Umstieg auf 200-mm-Wafer kommt voran
SiC-Substrate tragen bis zu 49 Prozent zu den Kosten eines SiC-Leistungsbauelements bei und bestimmen auch die Produktqualität. Derzeit hat Wolfspeed einen Marktanteil von mehr als 60 Prozent bei diesen Substraten. Infineon hat kürzlich einen langfristigen Liefervertrag mit Resonac (ehemals Showa Denko) geschlossen. Laut dieser Vereinbarung wird Resonac zunächst hauptsächlich SiC-Substrate mit 150 mm Durchmesser an Infineon liefern; später wird Resonac den Übergang von Infineon zu 200 mm unterstützen.
STMicroelectronics (ST) wiederum hat seine Zusammenarbeit mit Soitec erweitert. Künftig wird ST die SmartSiC-Technologie von Soitec zur Herstellung von SiC-Substraten mit 200 mm Durchmesser nutzen. Was den Ausbau der Produktionskapazitäten für SiC-Substrate angeht, so verfügt Wolfspeed derzeit über eine Anlage, die 200-mm-Substrate herstellt, und plant, eine weitere Waferfab für 200-mm-SiC-Wafer in Deutschland zu bauen. Als Mitinvestor der geplanten deutschen Fab wird sich die ZF Group mit Hunderten von Millionen US-Dollar beteiligen.
Derzeit widmen Halbleiterunternehmen in aller Welt dem Umstieg auf größere SiC-Substrate große Aufmerksamkeit. Wolfspeed ist der erste Anbieter, der Produktionskapazitäten für SiC-Substrate mit einer Größe von 200 mm aufgebaut hat. Andere Anbieter werden diesem Beispiel folgen und die Zusammenarbeit mit den Teilnehmern der vor- und nachgelagerten Branchen forcieren. TrendForce prognostiziert daher, dass der globale Markt für SiC-Leistungsbauelemente bis 2026 auf rund 5,33 Mrd. US-Dollar wachsen wird. Bis dahin dürften Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energien die beiden größten Anwendungssegmente bleiben.
Der Umsatz für SiC-Leistungsbauelemente, die in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, soll bis 2026 auf 3,98 Mrd. US-Dollar ansteigen, wobei die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) für den Zeitraum bis 2026 bei rund 38 Prozent liegen soll. Für SiC-Leistungsbauelemente, die in Systemen für erneuerbare Energien eingesetzt werden, wird ein Anstieg des Marktwerts mit einer jährlichen Wachstumsrate von etwa 19 Prozent für den Zeitraum zwischen 2023 und 2026 auf 410 Mio. US-Dollar prognostiziert.