Einem Bericht von TrendForce Consulting zufolge wird der Gesamtmarkt für SiC-Leistungskomponenten im Jahr 2023 auf 2,28 Milliarden US-Dollar (Anmerkung des IT-Hauses: etwa 15,869 Milliarden Yuan) anwachsen, da Kooperationsprojekte zwischen Anson, Infineon und anderen Automobil- und Energieherstellern deutlich werden, was einem Anstieg von 41,4 % gegenüber dem Vorjahr entspricht.
Dem Bericht zufolge umfassen die Halbleiter der dritten Generation Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN), wobei SiC 80 % der Gesamtleistung ausmacht. SiC eignet sich für Hochspannungs- und Hochstromanwendungen und kann so die Effizienz von Elektrofahrzeugen und Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien weiter verbessern.
Laut TrendForce sind Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energien die beiden wichtigsten Anwendungsgebiete für SiC-Leistungskomponenten. Diese werden im Jahr 2022 ein Volumen von 1,09 Milliarden US-Dollar bzw. 210 Millionen US-Dollar erreichen (derzeit etwa 7,586 Milliarden RMB). Sie machen 67,4 % bzw. 13,1 % des gesamten Marktes für SiC-Leistungskomponenten aus.
Laut TrendForce Consulting wird der Markt für SiC-Leistungskomponenten bis 2026 voraussichtlich ein Volumen von 5,33 Milliarden US-Dollar (derzeit rund 37,097 Milliarden Yuan) erreichen. Die wichtigsten Anwendungen basieren weiterhin auf Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energien. Der Produktionswert von Elektrofahrzeugen liegt bei 3,98 Milliarden US-Dollar (derzeit rund 27,701 Milliarden Yuan), was einer jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von rund 38 % entspricht. Erneuerbare Energien erreichen 410 Millionen US-Dollar (derzeit rund 2,854 Milliarden Yuan), was einer jährlichen Wachstumsrate von rund 19 % entspricht.
Tesla hat SiC-Betreiber nicht abgeschreckt
Das Wachstum des Siliziumkarbid-Marktes (SiC) in den letzten fünf Jahren war maßgeblich von Tesla abhängig, dem ersten Erstausrüster, der das Material in Elektrofahrzeugen einsetzte und heute der größte Abnehmer ist. Als Tesla kürzlich bekannt gab, den SiC-Anteil in seinen zukünftigen Leistungsmodulen um 75 Prozent reduzieren zu können, geriet die Branche in Panik, und die Lagerbestände der großen Hersteller litten.
Eine Kürzung um 75 Prozent klingt alarmierend, vor allem ohne viel Kontext. Hinter dieser Ankündigung verbergen sich jedoch eine Reihe möglicher Szenarien – keines davon deutet auf eine dramatische Reduzierung der Materialnachfrage oder des Marktes als Ganzes hin.
Szenario 1: Weniger Geräte
Der 48-Chip-Wechselrichter im Tesla Model 3 basiert auf der zum Zeitpunkt seiner Entwicklung (2017) innovativsten verfügbaren Technologie. Mit der Weiterentwicklung des SiC-Ökosystems bietet sich jedoch die Möglichkeit, die Leistung von SiC-Substraten durch fortschrittlichere Systemdesigns mit höherer Integration zu steigern. Zwar ist es unwahrscheinlich, dass eine einzelne Technologie den SiC-Einsatz um 75 % reduzieren wird, doch verschiedene Fortschritte bei Gehäuse, Kühlung (z. B. doppelseitig und flüssigkeitsgekühlt) und der kanalisierten Gerätearchitektur können zu kompakteren und leistungsstärkeren Geräten führen. Tesla wird diese Möglichkeit zweifellos nutzen, und die Zahl 75 % bezieht sich wahrscheinlich auf ein hochintegriertes Wechselrichterdesign, das die Anzahl der verwendeten Chips von 48 auf 12 reduziert. Selbst wenn dies der Fall ist, entspricht dies nicht der positiven Reduzierung des SiC-Einsatzes, wie vorgeschlagen.
Andere OEMs, die 2023/24 800-V-Fahrzeuge auf den Markt bringen, werden weiterhin auf SiC setzen, das sich in diesem Segment am besten für Hochleistungs- und Hochspannungsbauelemente eignet. Daher dürften die OEMs kurzfristig keine Auswirkungen auf die SiC-Durchdringung verzeichnen.
Diese Situation unterstreicht die Verlagerung des Fokus im SiC-Automobilmarkt von Rohstoffen hin zur Geräte- und Systemintegration. Leistungsmodule spielen heute eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung von Gesamtkosten und Leistung, und alle großen Akteure im SiC-Bereich verfügen über eigene Leistungsmodul-Geschäfte mit eigenen internen Verpackungskapazitäten – darunter onsemi, STMicroelectronics und Infineon. Wolfspeed erweitert nun seine Produktpalette über Rohstoffe hinaus auf Geräte.
Szenario 2: Kleine Fahrzeuge mit geringem Leistungsbedarf
Tesla arbeitet an einem neuen Einstiegsmodell, um die Nutzung seiner Fahrzeuge zu vereinfachen. Das Modell 2 oder das Modell Q werden günstiger und kompakter sein als die aktuellen Modelle, und kleinere Fahrzeuge mit weniger Ausstattung benötigen weniger SiC-Anteil. Die bestehenden Modelle werden jedoch voraussichtlich das gleiche Design beibehalten und insgesamt weiterhin große Mengen SiC benötigen.
Trotz all seiner Vorzüge ist SiC ein teures Material, und viele OEMs haben den Wunsch nach Kostensenkung geäußert. Nachdem Tesla, der größte OEM in diesem Bereich, nun seine Preisvorstellungen bekannt gegeben hat, könnte dies Druck auf die IDMs ausüben, die Kosten zu senken. Könnte Teslas Ankündigung eine Strategie sein, um kostengünstigere Lösungen voranzutreiben? Es wird interessant sein zu sehen, wie die Branche in den kommenden Wochen/Monaten reagiert…
IDMs nutzen verschiedene Strategien zur Kostensenkung, beispielsweise durch die Beschaffung von Substraten von verschiedenen Lieferanten, die Ausweitung der Produktion durch Kapazitätserhöhung und die Umstellung auf Wafer mit größerem Durchmesser (6 Zoll und 8 Zoll). Der zunehmende Druck dürfte die Lernkurve der Akteure entlang der Lieferkette in diesem Bereich beschleunigen. Zudem könnten steigende Kosten SiC nicht nur für andere Automobilhersteller, sondern auch für andere Anwendungen erschwinglicher machen, was die Verbreitung weiter vorantreiben könnte.
Szenario 3: SIC durch andere Materialien ersetzen
Analysten von Yole Intelligence beobachten aufmerksam andere Technologien, die in Elektrofahrzeugen mit SiC konkurrieren könnten. Beispielsweise bietet gerilltes SiC eine höhere Leistungsdichte – wird es in Zukunft flaches SiC ersetzen?
Bis 2023 werden Si-IGBTs in Wechselrichtern für Elektrofahrzeuge eingesetzt und sind in der Branche hinsichtlich Kapazität und Kosten gut positioniert. Die Hersteller arbeiten kontinuierlich an der Leistungssteigerung, und dieses Substrat könnte das Potenzial des im zweiten Szenario erwähnten Niedrigleistungsmodells entfalten, was die Skalierung in großen Stückzahlen erleichtert. Möglicherweise wird SiC für Teslas fortschrittlichere und leistungsstärkere Fahrzeuge reserviert bleiben.
GaN-auf-Si zeigt großes Potenzial im Automobilmarkt, Analysten sehen dies jedoch als langfristiges Potenzial (über fünf Jahre bei Wechselrichtern in der traditionellen Welt). Obwohl es in der Branche einige Diskussionen rund um GaN gibt, ist es aufgrund von Teslas Bedarf an Kostensenkung und Massenproduktion unwahrscheinlich, dass das Unternehmen künftig auf ein deutlich neueres und weniger ausgereiftes Material als SiC umsteigen wird. Doch kann Tesla den mutigen Schritt wagen und dieses innovative Material als erstes einsetzen? Die Zeit wird es zeigen.
Waferlieferungen leicht beeinträchtigt, aber es könnten neue Märkte entstehen
Während der Trend zu stärkerer Integration kaum Auswirkungen auf den Gerätemarkt haben wird, könnte er sich auf die Waferlieferungen auswirken. Obwohl nicht so dramatisch wie zunächst angenommen, prognostiziert jedes Szenario einen Rückgang der SiC-Nachfrage, was Halbleiterunternehmen treffen könnte.
Es könnte jedoch die Materialversorgung anderer Märkte erhöhen, die in den letzten fünf Jahren zusammen mit dem Automobilmarkt gewachsen sind. Die Automobilindustrie erwartet in den kommenden Jahren in allen Branchen ein deutliches Wachstum – vor allem dank niedrigerer Kosten und verbesserter Materialverfügbarkeit.
Teslas Ankündigung löste in der Branche Schockwellen aus, doch bei näherer Betrachtung bleiben die Aussichten für SiC sehr positiv. Wohin geht Tesla als Nächstes – und wie wird die Branche reagieren und sich anpassen? Das ist unsere Aufmerksamkeit wert.
Veröffentlichungszeit: 27. März 2023