Laut einem Bericht von TrendForce Consulting wird der Gesamtmarkt für SiC-Leistungskomponenten im Jahr 2023 auf 2,28 Milliarden US-Dollar anwachsen (Anmerkung: ca. 15,869 Milliarden Yuan), was einem Anstieg von 41,4 % gegenüber dem Vorjahr entspricht, da Anson, Infineon und andere Kooperationsprojekte mit Automobil- und Energieherstellern realisiert werden.
Dem Bericht zufolge zählen Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) zu den Halbleitern der dritten Generation, wobei SiC 80 % des Gesamtproduktionswertes ausmacht. SiC eignet sich für Anwendungen mit hohen Spannungen und hohen Strömen und kann die Effizienz von Elektrofahrzeugen und Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien weiter verbessern.
Laut TrendForce sind Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energien die beiden wichtigsten Anwendungsbereiche für SiC-Leistungskomponenten. Sie erreichten 2022 ein Volumen von 1,09 Milliarden US-Dollar bzw. 210 Millionen US-Dollar (derzeit etwa 7,586 Milliarden RMB). Dies entspricht einem Anteil von 67,4 % bzw. 13,1 % am gesamten Markt für SiC-Leistungskomponenten.
Laut TrendForce Consulting wird der Markt für SiC-Leistungskomponenten bis 2026 voraussichtlich 5,33 Milliarden US-Dollar erreichen (derzeit ca. 37,097 Milliarden Yuan). Die wichtigsten Anwendungsbereiche sind weiterhin Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energien. Der Umsatz mit Elektrofahrzeugen erreichte 3,98 Milliarden US-Dollar (derzeit ca. 27,701 Milliarden Yuan), was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von ca. 38 % entspricht. Der Markt für erneuerbare Energien erreichte 410 Millionen US-Dollar (derzeit ca. 2,854 Milliarden Yuan), was einer CAGR von ca. 19 % entspricht.
Tesla hat die SiC-Hersteller nicht abgeschreckt.
Das Wachstum des Siliziumkarbid-Marktes (SiC) in den letzten fünf Jahren hing maßgeblich von Tesla ab, dem ersten Erstausrüster, der das Material in Elektrofahrzeugen einsetzte und heute der größte Abnehmer ist. Als Tesla kürzlich bekannt gab, einen Weg gefunden zu haben, den SiC-Anteil in seinen zukünftigen Leistungsmodulen um 75 Prozent zu reduzieren, geriet die Branche in Panik, und die Lagerbestände der großen Hersteller sanken.
Eine Kürzung um 75 Prozent klingt alarmierend, insbesondere ohne ausreichenden Kontext, doch hinter dieser Ankündigung verbergen sich eine Reihe möglicher Szenarien – keines davon deutet auf einen dramatischen Rückgang der Nachfrage nach Rohstoffen oder des gesamten Marktes hin.
Szenario 1: Weniger Geräte
Der 48-Chip-Inverter im Tesla Model 3 basiert auf der zum Entwicklungszeitpunkt (2017) innovativsten verfügbaren Technologie. Mit zunehmender Reife des SiC-Ökosystems besteht 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-Verbrauch um 75 % reduzieren kann, doch verschiedene Fortschritte bei Gehäusen, Kühlung (z. B. doppelseitig und flüssigkeitsgekühlt) und Kanalarchitekturen können zu kompakteren und leistungsfähigeren Bauelementen führen. Tesla wird diese Möglichkeit zweifellos nutzen, und die Angabe von 75 % bezieht sich wahrscheinlich auf ein hochintegriertes Inverterdesign, das die Anzahl der verwendeten Chips von 48 auf 12 reduziert. Sollte dies der Fall sein, entspricht es jedoch nicht der von manchen Autoren suggerierten Reduzierung des SiC-Materialverbrauchs.
Andere OEMs, die 2023/24 Fahrzeuge mit 800 V auf den Markt bringen, werden weiterhin auf SiC setzen, da dieses Material in diesem Segment die beste Wahl für Hochleistungs- und Hochspannungsbauteile darstellt. Daher ist kurzfristig kein Einfluss auf die Marktdurchdringung von SiC zu erwarten.
Diese Situation verdeutlicht die Verlagerung des Fokus im SiC-Automobilmarkt von Rohstoffen hin zu Anlagen und Systemintegration. Leistungsmodule spielen heute eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung von Kosten und Leistung, und alle wichtigen Akteure im SiC-Bereich verfügen über eigene Produktionsstätten für Leistungsmodule mit eigenen Gehäusekapazitäten – darunter Onsemi, STMicroelectronics und Infineon. Wolfspeed expandiert nun über Rohstoffe hinaus und bietet auch Bauelemente an.
Szenario 2: Kleine Fahrzeuge mit geringem Leistungsbedarf
Tesla arbeitet an einem neuen Einstiegsmodell, um seine Fahrzeuge benutzerfreundlicher zu gestalten. Das Model 2 oder das Model Q werden günstiger und kompakter als die aktuellen Modelle sein. Kleinere Fahrzeuge mit weniger Funktionen benötigen zudem weniger Siliziumkarbid (SiC) für den Antrieb. Die bestehenden Modelle werden jedoch voraussichtlich ihr Design beibehalten und weiterhin insgesamt große Mengen an SiC benötigen.
Trotz all seiner Vorteile ist Siliziumkarbid (SiC) ein teures Material, und viele OEMs haben den Wunsch geäußert, die Kosten zu senken. Nachdem sich nun Tesla, der größte OEM der Branche, zu den Preisen geäußert hat, könnte dies Druck auf die IDMs ausüben, ihre Kosten zu reduzieren. Könnte Teslas Ankündigung Teil einer Strategie sein, um kostengünstigere Lösungen zu entwickeln? Es wird spannend sein zu beobachten, wie die Branche in den kommenden Wochen und Monaten reagiert.
IDMs setzen verschiedene Strategien zur Kostensenkung ein, beispielsweise durch die Beschaffung von Substraten von unterschiedlichen Lieferanten, den Ausbau der Produktion durch Kapazitätserhöhungen und die Umstellung auf Wafer mit größerem Durchmesser (6" und 8"). Der zunehmende Druck dürfte den Lernprozess der Akteure entlang der Lieferkette in diesem Bereich beschleunigen. Darüber hinaus könnten steigende Kosten SiC nicht nur für andere Automobilhersteller, sondern auch für weitere Anwendungen erschwinglicher machen, was dessen Verbreitung weiter vorantreiben könnte.
Szenario 3: SIC durch andere Materialien ersetzen
Die Analysten von Yole Intelligence beobachten aufmerksam andere Technologien, die mit SiC in Elektrofahrzeugen konkurrieren könnten. Beispielsweise bietet gerilltes SiC eine höhere Leistungsdichte – wird es flaches SiC in Zukunft ersetzen?
Bis 2023 werden Silizium-IGBTs in Wechselrichtern für Elektrofahrzeuge eingesetzt und sind hinsichtlich Kapazität und Kosten branchenweit gut positioniert. Die Hersteller arbeiten weiterhin an der Leistungssteigerung, und dieses Substrat könnte das Potenzial des im zweiten Szenario erwähnten Niedrigleistungsmodells aufzeigen, was eine einfachere Skalierung in großen Stückzahlen ermöglicht. Möglicherweise bleibt Siliziumkarbid (SiC) Teslas fortschrittlicheren und leistungsstärkeren Fahrzeugen vorbehalten.
GaN-auf-Si birgt großes Potenzial für den Automobilmarkt, doch Analysten sehen darin eine langfristige Entwicklung (über fünf Jahre im Bereich der Wechselrichter). Obwohl GaN in der Branche bereits diskutiert wurde, ist es angesichts Teslas Bedarf an Kostensenkung und Massenproduktion unwahrscheinlich, dass das Unternehmen in Zukunft 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 Unternehmen einsetzen? Die Zeit wird es zeigen.
Die Wafer-Lieferungen sind leicht betroffen, aber es könnten neue Märkte entstehen.
Während die verstärkte Integration den Gerätemarkt kaum beeinflussen wird, könnte sie Auswirkungen auf die Waferlieferungen haben. Auch wenn diese nicht so dramatisch ausfallen wie ursprünglich befürchtet, sagen alle Szenarien einen Rückgang der SiC-Nachfrage voraus, was Halbleiterunternehmen beeinträchtigen könnte.
Dies könnte jedoch die Materialversorgung anderer Märkte verbessern, die in den letzten fünf Jahren parallel zum Automobilmarkt gewachsen sind. Die Automobilindustrie rechnet in den kommenden Jahren mit einem deutlichen Wachstum aller Branchen – vor allem dank sinkender Kosten und verbessertem Materialzugang.
Teslas Ankündigung löste in der Branche einen Schock aus, doch bei näherer Betrachtung bleiben die Aussichten für SiC weiterhin sehr positiv. Wohin steuert Tesla als Nächstes – und wie wird die Branche reagieren und sich anpassen? Das verdient unsere Aufmerksamkeit.
Veröffentlichungsdatum: 27. März 2023