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Analystenausblick www markttechnik de Nr 1–2 2024 42 Omdia prognostiziert dass die Zahl der produzierten Fahrzeuge von etwa 80 Millionen im Jahr 2022 auf fast 100 Millionen im Jahr 2027 ansteigen wird was bedeutet dass der Automobilmarkt insbesondere der Markt für Hybridund Elektrofahrzeuge ein starkes Wachstumspotenzial für Leistungshalbleiter bietet Neben dem Anstieg der Gesamtfahrzeugproduktion gibt es zwei weitere Trends die diesen Markt fördern Als Erstes ist hier die Zunahme von Fahrerassistenzsystemen und Konnektivität zu nennen die mehr Halbleiterinhalte erfordert Zweiter Treiber dieser Entwicklung ist die Umstellung auf Hybridund Elektrofahrzeuge Im Durchschnitt ist der Wert der Halbleiter in einem batteriebetriebenen Elektrofahrzeug 2 5-mal höher als in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor Einen Abschwung erleben dagegen die Anwendungssektoren Konsumgüter und Computer Datenspeicher nachdem die Nachfrage während der Pandemie dort besonders hoch war Typische Aktualisierungszyklen von Geräten bedeuten dass auf Nachfragespitzen oft entsprechende Tiefpunkte folgen und dies war in den Jahren 2022 und 2023 der Fall Wir sagen darum für 2024 eine Erholung voraus Allerdings könnte ein Mangel an interessanten Geräte-Features und ein Rückgang des Vertrauens sowohl der privaten Verbraucher als auch von Unternehmen dazu führen dass existierende Geräte länger in Betrieb bleiben Es besteht aber die Chance dass die Integration von KI in Produkte Kunden davon überzeugen könnte ihre Geräte aufzurüsten oder sich neue Geräte anzuschaffen Auch der Energiesektor wird voraussichtlich einer der stärksten Wachstumsmärkte sein Zusätzlich zu den bereits etablierten Trends zur Nachhaltigkeit haben sich die höheren Energiekosten die durch den Einmarsch Russlands in der Ukraine ausgelöst wurden in der Weltwirtschaft verankert was die Regierungen dazu veranlasst hat zu versuchen die Energieversorgung zu sichern indem sie mehr erneuerbare Energien im eigenen Land produzieren Darüber hinaus haben die höheren Energiekosten Regierungen und Industrie dazu veranlasst zu prüfen wo sie die Effizienz verbessern und Kosten einsparen können Ein Umstand der eine hervorragende Gelegenheit für den Einsatz von Hochleistungs-Leistungshalbleitern bietet Leistungshalbleiter mit breiter Bandlücke Für die Siliziumkarbid SiC -Industrie zeichnet sich ein besseres Wachstum ab wobei Hybridund Elektrofahrzeuge die Hauptantriebskraft darstellen Diskrete Leistungshalbleiter sind bereits in DC-DC-Wandlern On-Board-Batterieladegeräten und Hauptantriebsstrang-Wechselrichtern für Kraftfahrzeuge etabliert Jedes Jahr werden neue EV-Designs mit SiC-Komponenten vorgestellt SiC-Bauteile könnten schon bald in allen Fahrzeugen mit Ausnahme der preisgünstigsten den Vorzug vor Si-Bauteilen erhalten Es ist davon auszugehen dass der Einsatz im Hauptwechselrichter die Nachfrage nach kundenspezifischen SiC-Leistungsmodulen erhöhen wird da die Fahrzeughersteller kundenspezifische Lösungen gegenüber diskreten SiC-Bauteilen bevorzugen Integration optimierte Steuerung Verpackung und besseres Wärmemanagement sind hier die Hauptvorteile für Modulbaugruppen Mehr Anbieter von qualitativ hochwertigen SiC-Wafern mit 150 mm und eventuell 200 mm Durchmesser würden den Herstellern helfen mit der steigenden Nachfrage Schritt zu halten Aus unserer Sicht lassen die Bedenken hinsichtlich der SiC-Produktionskapazitäten nach da mehrere SiC-Wafer-Lieferanten kürzlich Kapazitätserweiterungen angekündigt haben Zudem werden die Produktionskapazitäten für SiC-Wafer auch weiter steigen wenn die Unternehmen dazu übergehen die die verschiedenen zur Verfügung stehenden Wafer-Splitting-Technologien einzusetzen die es ihnen dann ermöglichen werden aus jedem SiC-Wafer zusätzliche Bauelemente zu produzieren Obwohl Leistungsbauelemente aus Galliumnitrid GaN neuer sind als SiC-Leistungshalbleiter und einen kleineren Markt haben könnten GaN-Bauelemente das größte Wachstumshemmnis für SiC-Bauelemente werden GaN-Bauteile die auf Si-Wafern hergestellt werden haben bereits niedrigere Kosten und sind einfacher herzustellen als alles was auf SiC-Wafern produziert wird Es ist möglich dass GaN-Leistungstransistoren in den späten 2020er-Jahren in Automobilanwendungen gegenüber SiC-MOSFETs bevorzugt werden insbesondere bei niedrigeren Spannungen Zusammen mit SiC-Bauelementen bietet GaN im Vergleich zu Si-Halbleitern eine verbesserte Effizienz bei der Leistungsumwandlung Jedes Prozent an verbessertem Wirkungsgrad senkt die Energierechnung Erste Anwendung bei denen die GaN-Bauteiltechnologie zum Einsatz kam waren Schnellladegeräte und Stromadapter für Mobiltelefone Tablet-PCs und Notebooks Der Hauptvorteil ist die Schnelligkeit des Batterieladens aufgrund der höheren Leistungsschaltfrequenzen die durch die Verwendung von GaN ermöglicht werden Eine wichtige Entwicklung für den Markt der GaN-Leistungsbauelemente stellt die Einführung von integrierten GaN-Systemschaltungen ICs dar Hier kam es zu rasanten Fortschritten GaN-System-ICs werden bereits in Schnellladeanwendungen für Mobiltelefone und Laptops produziert Wir gehen davon aus dass GaN-System-ICs wahrscheinlich von nun an in immer mehr verschiedenen Anwendungen zum Einsatz kommen werden Eine potenzielle Unterbrechung der GaNon-Si-Lieferkette ist die Einführung verschiedener Epiwafer-Technologien wie GaN on Sapphire GaN on GaN und GaN on Engineered Substrate Sowohl die Lieferketten für SiCals auch für GaN-Wafer werden in den nächsten Jahren von 150-mmauf 200-mm-Wafer umgestellt Dies ermöglicht die Produktion von fast doppelt so vielen Bauelementen pro Wafer bei nur geringfügig höheren Kosten pro Wafer aber es wird eine Herausforderung sein die Produktionsausbeute zu maximieren und Fehler zu reduzieren Obwohl der SiC-Leistungsmarkt zehn Jahre älter ist als der GaN-Leistungssektor sind beide Märkte jung Wettbewerb Wachstumsund Gewinnstreben werden wahrscheinlich zu Fusionen und Übernahmen führen insbesondere unter den traditionellen Anbietern von Silizium-Leistungshalbleitern die spezialisierte Startups mit Wide-Bandgap-Bauteilen übernehmen werden eg ■ Bild Kurhan stock adobe com