Размер рынка широкозонных полупроводников — по материалу, анализу отрасли конечного использования, доле, прогнозу роста на 2025–2034 гг.

Объем рынка широкозонных полупроводников

Мировой рынок широкозонных полупроводников оценивался в 2,16 млрд долларов США в 2024 году и, по оценкам, будет расти со среднегодовым темпом роста 12,2% и достигнет 6,8 млрд долларов США к 2034 году. Расширение рынка обусловлено растущим спросом на силовую электронику и ростом глобального внедрения электромобилей.

На рынок широкозонных полупроводников оказывает влияние растущее внедрение высокоэффективной силовой электроники для промышленного применения и использования возобновляемых источников энергии. Интеграция широкозонных полупроводников в силовую электронику может сделать компоненты силовой электроники меньше, быстрее, надежнее и эффективнее. Широкозонные полупроводники SiC и GaN обеспечивают более высокую термическую стабильность и лучшую эффективность преобразования энергии, что в дальнейшем считается идеальным решением для различных областей применения. Эти полупроводники могут работать на более высоких частотах и температурах, исключая до 90% потерь мощности, а значит, выдерживают в десятки раз большие напряжения.

Например, в ноябре 2023 года Mitsubishi Electric и Nexperia B.V. объединились для разработки силовых полупроводников из карбида кремния (SiC), используя опыт Mitsubishi в области широкозонных технологий. Тем не менее, такое внедрение силовой электроники в телекоммуникациях, промышленной автоматизации и возобновляемых источниках энергии стимулирует рост рынка широкозонных полупроводников.

Кроме того, растущее внедрение широкозонных полупроводников в электронику электромобилей (EV) для создания легких и компактных конструкций автомобильного оборудования способствует росту рынка. Кроме того, широкозонные полупроводники SiC могут преобразовывать и в дальнейшем управлять потоком энергии в электромобиле от системы рекуперативного торможения к аккумулятору и от аккумулятора к электродвигателям. Широкозонные полупроводники SiC обеспечивают эффективное преобразование энергии с высокой плотностью мощности, при этом меньше энергии тратится впустую, и электромобиль может преодолевать большие расстояния на одной зарядке. Кроме того, широкозонные полупроводники GaN помогают в высокоскоростной зарядке электромобиля с меньшими потерями мощности, что сокращает время зарядки автомобиля.

Тенденции рынка широкозонных полупроводников

• Основной тенденцией на рынке широкозонных полупроводников является растущее развертывание сетей 5G и современных телекоммуникаций, где материалы из нитрида галлия (GaN) и карбида кремния (SiC) являются неотъемлемой частью развития такой инфраструктуры. Спрос на передовые полупроводники в радиочастотных приложениях растет из-за развития мобильных сетей для поддержки технологии 5G.
  
• Тенденция миниатюризации электронных устройств направлена на уменьшение веса и размеров электронных систем и компонентов, при одновременном повышении их функциональности и производительности. Различные передовые технологии корпусирования , такие как прямое соединение, технология поверхностного монтажа и чип-на-плате, используются для уменьшения форм-фактора полупроводника с широкой запрещенной зоной и дальнейшего повышения его производительности. Такие широкозонные полупроводники широко используются в бытовой электронике, автомобилестроении, телекоммуникациях и здравоохранении.
  

Анализ рынка широкозонных полупроводников

В зависимости от материала рынок сегментирован на карбид кремния (SiC), нитрид галлия (GaN), нитрид алюминия (AlN), алмаз и другие.

• В 2023 году на сегмент карбида кремния (SiC) пришлось 818,9 млн долларов США. Тип материала из карбида кремния (SiC) обладает превосходными характеристиками, включая высокую теплопроводность и широкую запрещенную зону, и он хорошо подходит для высокомощных и высокочастотных приложений. Материал из карбида кремния в силовых полупроводниках обеспечивает превосходную способность блокировки напряжения для высоковольтных приложений, которые начинаются с 650 В, поскольку он поддерживает работу при более высоком напряжении и температуре, чем кремний (Si). Такие желательные характеристики полупроводников SiC используются в электромобилях, системах возобновляемой энергетики и промышленных энергетических приложениях.
  
• В 2022 году на сегмент нитрида галлия (GaN) пришлось 515,4 млн долларов США. Этот тип материала поддерживает работу при напряжении выше 600 В, что делает его пригодным для систем быстрой зарядки и радиочастотных усилителей. Полупроводниковый материал из нитрида галлия (GaN) с широкой запрещенной зоной является предпочтительным выбором для энергоэффективных преобразователей нового поколения.
  
• В 2021 году на сегмент нитрида алюминия (AlN) пришлось 187,2 млн долларов США. Нитрид алюминия (AIN) является нетоксичным материалом, который состоит на 65,81% Al и на 34,19% N. Он обладает электроизоляционными свойствами и высокой теплопроводностью, поэтому широко используется в таких приложениях, как электрические изоляторы, радиаторы и теплораспределители, работа с кремниевыми пластинами, а также в качестве подложек для упаковки.
  
• В 2021 году на алмазный сегмент пришлось 132,8 млн долларов США. Превосходя карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), алмазы могут быть новейшим материалом для силовых полупроводников. Поскольку он обладает отличными свойствами для высокотемпературных приложений, высоковольтных операций и высокочастотной коммутации. Алмаз имеет критическое электрическое поле в 30 раз выше, чем кремний (Si).
  

Исходя из отрасли конечного использования, рынок широкозонных полупроводников делится на автомобильную, бытовую электронику, телекоммуникации, энергетику и коммунальные услуги, аэрокосмическую и оборонную промышленность и другие.

• Ожидается, что в 2024 году на автомобильный сегмент будет приходиться 30,7% доли рынка.  Широкозонные полупроводники, такие как SiC и GaN, повышают эффективность электромобилей (EV) за счет создания высокочастотной и высокоэффективной силовой электроники. Широкозонные полупроводниковые инверторы снижают как прямые, так и косвенные потери мощности в автомобиле за счет работы при более высоких частотах переключения, КПД и температурах. Устройства GaN превосходят кремний в управлении высокочастотными двигателями, сводя к минимуму потери при переключении в транспортных средствах. Тем не менее, технология широкой запрещенной зоны ускоряет внедрение электромобилей, повышая энергоэффективность и сокращая выбросы.
  
• Ожидается, что в 2024 году на сегмент потребительской электроники будет приходиться 21,5% доли рынка. Широкозонные полупроводники GaN позволяют создавать более компактные, легкие и энергоэффективные адаптеры в бытовой электронике. Снижая потери мощности, повышая энергоэффективность и обеспечивая миниатюризацию, широкозонные полупроводники революционизируют современную бытовую электронику.
  
• Ожидается, что в 2024 году на телекоммуникационный сегмент будет приходиться 17,4% доли рынка. Широкозонные полупроводники, такие как GaN и SiC, революционизируют инфраструктуру 5G, улучшая управление температурным режимом, повышая эффективность и энергопотребление. Сети 5G требуют более широкого распределения станций по сравнению с обычными сетями, с более высокой плотностью антенн для обеспечения оптимального покрытия и низкой задержки. Компактные размеры широкозонных устройств позволяют проектировать небольшие и простые в установке станции даже в ограниченном пространстве, например, на крышах зданий или в уже существующих городских сооружениях. Широкозонные полупроводники GaN снижают потери мощности и обеспечивают высокочастотное усиление радиочастот, в то время как SiC улучшает обработку напряжения и рассеивание тепла.
  
• Ожидается, что в 2024 году на долю сегмента энергетики и коммунальных услуг будет приходиться 14,1% доли рынка. Широкозонные полупроводники, в частности карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), преобразуют энергетический и коммунальный сектор, повышая эффективность, надежность и экологичность в энергетических приложениях. Полупроводники WBG предпочтительны для производства солнечной энергии и применения в системах накопления энергии (ESS).
  
• Ожидается, что в 2024 году на сегмент аэрокосмической и оборонной промышленности будет приходиться 11,2% доли рынка. Широкозонные полупроводниковые источники питания и устройства управления двигателями обеспечивают инновационные возможности управления питанием для самолетов. Карбид кремния и нитрид галлия обещают малый вес компонентов для минимизации расхода топлива и выбросов в секторе аэронавтики, и исследователи заинтересованы в преобразователях энергии с высокой плотностью мощности, поскольку решения стабильны при более высоких рабочих температурах.

• В 2024 году рынок широкозонных полупроводников в США составил 286,4 млн долларов США. Рынок Соединенных Штатов, вероятно, будет определяться растущим акцентом на энергосбережение. По данным Министерства энергетики США, силовая электроника и чистая энергетика претерпят революцию с растущим внедрением широкозонных полупроводников. Внедрение таких передовых производственных процессов даст американским производителям конкурентное преимущество на растущих мировых рынках.
  
• Ожидается, что к 2034 году рынок широкозонных полупроводников в Германии достигнет 321,9 млн долларов США. Германия концентрируется на инвестициях в разработку и производство широкозонных полупроводниковых материалов, таких как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN). Промышленные сектора, такие как возобновляемые источники энергии и автомобилестроение, широко используют эти полупроводники для различных применений. Например, для укрепления полупроводникового сектора ЕС в феврале 2025 года Infineon получила от Европейского союза сумму в размере 960 миллионов долларов США на строительство завода по производству полупроводников в Дрездене.
  

• Ожидается, что рынок широкозонных полупроводников в Китае будет расти в среднем на 11,9% в течение прогнозируемого периода. Рост китайского рынка объясняется технологической самодостаточностью Китая и его глобальной конкурентоспособностью. Китай рассматривал полупроводники с широкой запрещенной зоной как отрасль уровня национальной безопасности, что привело к значительным региональным инвестициям и защитной политике. Например, Институт перспективных исследований полупроводников в Китае фокусируется на решении глобальных проблем в области широкозонных полупроводников, что еще больше укрепляет позиции Китая на мировом рынке полупроводников.
  
• Ожидается, что на долю Японии будет приходиться 10,8% рынка широкозонных полупроводников в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Крупные японские игроки, такие как ROHM, Mitsubishi Electric и Fuji Electric, инвестируют в производство и разработку этих передовых полупроводников, чтобы удовлетворить растущий спрос на энергоэффективные решения в электромобилях и промышленном оборудовании. Эти стратегические меры сосредоточены на технологии широкой запрещенной зоны, которые призваны повысить конкурентоспособность страны на международном рынке полупроводников и снизить зависимость от иностранных поставщиков.
  
• Ожидается, что рынок широкозонных полупроводников в Южной Корее будет расти в среднем на 14,3% в течение прогнозируемого периода. Южная Корея делает упор на улучшение производства полупроводников. Samsung и SK Hynix, наряду с ведущими исследовательскими центрами, такими как Межуниверситетский исследовательский центр Сеульского национального университета, являются одними из основных игроков в Южной Корее, которые работают вместе, чтобы получить знания в этом секторе. Эти стратегические меры предпринимаются для решения проблем и использования возможностей в широкозонных полупроводниковых отраслях, что делает Южную Корею крупным игроком на мировом рынке полупроводников.
  

Доля рынка широкозонных полупроводников

Рынок широкой запрещенной зоны считается высококонкурентным, так как на нем есть хорошо зарекомендовавшие себя глобальные игроки. Основными 5 игроками на рынке широкозонных полупроводников являются Infineon Technologies AG, Texas Instruments Inc., STMicroelectronics N.V., Wolfspeed, Inc. и Mitsubishi Electric Corporation. Эти 5 игроков в совокупности составляют около 54% доли рынка широкозонных полупроводников. Например, в феврале 2022 года компания Infineon Technologies инвестировала около 2,3 млрд долларов США в расширение своего предприятия по производству широкозонных полупроводников в Кулиме, Малайзия, что еще больше увеличило производство широкозонных полупроводников на основе SiC и GaN. Это расширение было призвано удовлетворить растущий спрос со стороны промышленного оборудования и автомобильной промышленности.

Кроме того, компании, работающие на рынке широкозонных полупроводников, уделяют особое внимание вертикальной интеграции и собственному производству для обеспечения экономической эффективности и стабильности цепочки поставок. Например, компания Texas Instruments (TI) расширила свое производство GaN в Айдзу, Япония, внедрив передовые 200-миллиметровые инструменты, дополнив свое предприятие в Далласе. Эти полупроводники GaN повысили масштабируемость, эффективность и экологичность робототехники и высоковольтных приложений для возобновляемых источников энергии. Внедрение инструментов диаметром 200 мм обеспечит достижение цели компании по 95% собственного производства к 2030 году.

Компании рынка широкозонных полупроводников

Ведущими компаниями в области широкозонных полупроводников являются:

• Infineon Technologies AG
• Техас Инструментс Инк.
• STMicroelectronics N.V.
• Wolfspeed, Inc.
• Корпорация Mitsubishi Electric
  
• Infineon Technologies AG фокусируется на расширении своего портфеля силовых полупроводников SiC (карбид кремния) и GaN (нитрид галлия) для укрепления своих позиций на рынке полупроводников WBG.
  
• Wolfspeed, Inc. устанавливает стратегические партнерские отношения с автопроизводителями и промышленными OEM-производителями для ускорения внедрения WBG. Кроме того, компания вкладывает значительные средства в исследования для повышения эффективности, производительности и экономичности SiC.
  
• Mitsubishi Electric развивает свою стратегию в области полупроводников WBG, интегрируя технологии SiC и GaN в высокоэффективные силовые модули для промышленности, автомобилестроения и энергетики.
  

Новости индустрии широкозонных полупроводников

• В ноябре 2023 года для совместной разработки силовых полупроводников из карбида кремния (SiC) компания Mitsubishi Electric объявила о партнерстве с Nexperia, которая сосредоточится на разработке технологии широкой запрещенной зоны. В рамках этого партнерства Nexperia будет разрабатывать дискретные устройства на основе SiC, в то время как Mitsubishi будет поставлять чипы SiC MOSFET, а также разрабатывать решения для промышленного оборудования, бытовой электроники и электромобилей.
  
• В октябре 2024 года для разработки сверхширокозонных полупроводников (UWBGS) компания RTX объявила о заключении контракта с DARPA. Компания будет использовать нитрид алюминия и алмаз для разработки полупроводников со сверхширокой запрещенной зоной для улучшенного управления питанием и температурным режимом. Этот контракт направлен на UWBGS для коммуникационного оборудования, оборонных систем и передовых радаров, что позволит еще больше использовать опыт Raytheon в области широкозонных полупроводниковых материалов GaN.
  

Этот отчет об исследовании рынка широкозонных полупроводников включает в себя углубленное освещение отрасли с оценками и прогнозами с точки зрения выручки (млн долларов США) с 2021 по 2034 год для следующих сегментов:

Рынок, по материалам

• Карбид кремния (SiC)
• Нитрид галлия (GaN)
• Нитрид алюминия (AlN)
• Алмаз
• Другие

Рынок, по отраслям конечного использования

• Автомобильный
• Электроника
• Электросвязь
• Энергетика и коммунальные услуги
• Аэрокосмическая и оборонная промышленность
• Другие

Приведенная выше информация представлена по следующим регионам и странам:

• Северная Америка
  • США
  • Канада
• Европа
  • ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
  • Германия
  • Франция
  • Италия
  • Испания
• Азиатско-Тихоокеанский регион
  • Китай
  • Индия
  • Япония
  • Южная Корея
  • ANZ 
• Латинская Америка
  • Бразилия
  • Мексика
• MEA
  • ОАЭ
  • Саудовская Аравия
  • Южная Африка