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市場調査レポート
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1433515

炭化ケイ素パワー半導体：市場シェア分析、産業動向と統計、成長予測（2024年～2029年）

Silicon Carbide Power Semiconductor - Market Share Analysis, Industry Trends & Statistics, Growth Forecasts (2024 - 2029)
出版日: | 発行: Mordor Intelligence | ページ情報: 英文 120 Pages | 納期: 2～3営業日

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炭化ケイ素パワー半導体：市場シェア分析、産業動向と統計、成長予測（2024年～2029年）
出版日: 2024年02月15日
発行: Mordor Intelligence
ページ情報: 英文 120 Pages
納期: 2～3営業日
ご注意事項 :
本レポートは最新情報反映のため適宜更新し、内容構成変更を行う場合があります。ご検討の際はお問い合わせください。
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概要

炭化ケイ素パワー半導体の市場規模は、2024年に21億8,000万米ドルと推定され、2029年までに67億3,000万米ドルに達すると予測されており、予測期間（2024年～2029年）中に25.24％のCAGRで成長する見込みです。

炭化ケイ素パワー半導体- 市場

パンデミックの発生により、世界中の中小企業、大規模産業に経済的混乱が生じました。悲惨さに加えて、（ウイルスの蔓延を最小限に抑えるために）世界中の政府によって課された全国的なロックダウンは、さらに産業が打撃を受け、世界中のサプライチェーンと製造業務に混乱をもたらしました。製造には、生産性を高めるために人々が緊密に接触しながら協力する工場現場での作業が含まれます。

主なハイライト

  • SiC（炭化ケイ素）はバンドギャップが広いため、高出力アプリケーションに使用されます。 SiCにはさまざまなポリタイプ（多形）が存在しますが、パワーデバイスに最も適しているのは4H-SiCです。材料機能の強化をターゲットとした研究開発活動の増加は、市場の成長に強力な推進力を与えると予想されます。たとえば、米国エネルギー省（DOE）の先端調査プロジェクト AgencyEnergy（ARPA-E）は、革新的なトポロジーと半導体を使用した革新的で信頼性の高い回路の作成（CIRCUITS）プログラムの一環として、21のプロジェクトに3,000万米ドルの資金提供を発表しました。また、SiCパワーエレクトロニクス製造コストの削減を目的としたNREL主導の調査に対する米国エネルギー省による投資などの取り組みは、そのような動向をさらにサポートし、より堅牢なSiCベースのデバイスの範囲を拡大する可能性があります。
  • 電気自動車は自動車業界において、航続可能距離、充電時間、性能の向上など、顧客の期待に応える特定の利点を提供します。ただし、高温でも効率的かつ効果的に動作できるパワーエレクトロニクスデバイスが必要です。したがって、パワーモジュールはワイドバンドギャップSiCテクノロジーを使用して開発されています。
  • 電気自動車は現在、価格が下がり航続距離が長くなっているため、道路で一般的になりつつあります。国際エネルギー機関のレポート「Global EV Outlook 2021」によると、2020年には1,020万台を超える小型電気乗用車が道路を走行しました。さらに、2020年には電気自動車の登録台数が41%増加し、市場に成長機会が生まれました。
  • 半導体では、エネルギー損失を削減し、太陽光や風力エネルギーの電力コンバーターの寿命を延ばすためにSiCも使用されています。たとえば、太陽光発電エネルギーは主に、効率、電力密度、信頼性を高めるために、高電力、低損失、高速スイッチング、および信頼性の高い半導体デバイスを必要とします。したがって、SiCデバイスは、増大するエネルギー需要を満たすための太陽光発電エネルギー要件に対する有望なソリューションを提供します。
  • クリーンテクノロジーの需要によってもたらされる可能性を活用するために、いくつかの企業がSiCパワー半導体市場に参入しています。たとえば、2021年4月、ニューヨーク州立大学工科大学（SUNY Poly）からスピンオフしたNoMIS Power Groupは、SiCパワー半導体デバイス、モジュール、およびパワー管理製品開発者へのサポートを提供するサービスの設計、製造、販売を計画していると発表しました。
  • さらに、高周波を使用すると寄生容量や寄生インダクタンスが大きくなりすぎて、SiCベースのパワーデバイスのポテンシャルを最大限に発揮できなくなります。このような点で、SiCを広く使用するには製造設備の更新が必要になる可能性がありますが、現在の開発ペースではそれを達成することはできません。

炭化ケイ素パワー半導体市場動向

自動車産業は大幅な成長を記録すると予想される

  • 自動車のパワートレイン内での炭化ケイ素（SiC）デバイスの使用に関する調査活動が行われています。しかし、最近の進歩により、それは徐々に実現可能な解決策になりつつあります。たとえば、急速充電ソリューションを使用しているTeslaは、現在すでに車両アーキテクチャ内でSiCを使用しています。さらに、現在では電気自動車が一般的になりつつあり、価格は下がり航続距離も伸びています。国際エネルギー機関によると、2021年の世界中のプラグイン電気軽自動車の販売台数は約660万台に達しました。
  • SiC半導体は、プラグインハイブリッド（PHEV）や完全電気自動車（EV）内で使用される車載充電器やインバーターなどのアプリケーションに最適です。これは、従来のシリコンに比べてエネルギー効率が大幅に高いためです。
  • また、EVが長距離を走行し、妥当な時間枠内で充電できるようにするには、車両のパワーエレクトロニクスが高温に対応できる必要があります。 SiC半導体は95%以上のエネルギー効率の恩恵を受けます。高出力急速充電器による車両の充電など、電力変換中に熱として失われるエネルギーはわずか5%です。
  • 日本では、東京大学がMitsubishi Electric Corporationと協力して、SiC半導体デバイスの信頼性を向上させています。これに先立ち、Mitsubishi Electricはハイブリッド車向けに設計された新しい超小型SiCインバーターを発表し、2021年頃の量産化を目指しています。
  • さらに、Delphi TechnologiesとCreeは提携して、CreeのSiC MOSFETと組み合わせた前者のインバータを開発しました。これにより、パワーモジュール全体の温度が大幅に低下すると同時に、より高い出力が可能になり、ハイブリッド自動車や完全電気自動車の長距離走行をサポートできるようになりました。これらのインバータは、競合モデルよりも40%軽量で、30%コンパクトです。
  • さらに、2021年5月にInfineon Technologiesは、車載アプリケーション向けにCoolSiC MOSFETテクノロジーを搭載した新しいパワーモジュールを発売しました。 Siの代わりにSiCを使用することで、電気自動車のコンバーターの効率が向上します。たとえば、Hyundai Motor Groupは、InfineonのCoolSiCパワーモジュールをベースにしたインバータトラクションの助けにより、Siベースのソリューションと比較してこのSiCソリューションの損失が少ないことから効率が向上し、車両の航続距離を5%以上延ばすことができたと報告しています。
  • さらに、2021年3月、イギリス研究技術革新機構主導の産業戦略チャレンジ基金の一環として、英国政府はスウォンジー大学に、炭化ケイ素（SiC）パワー半導体デバイスの製造と輸送、家庭、産業のより効率的なパワーエレクトロニクスを創出し、国家のネットゼロの野望の達成を支援すつために480万ポンドの資金を与えました。

アジア太平洋が最も急速な成長を遂げる

  • アジア太平洋は世界のSiCパワー半導体市場を独占しており、世界の半導体市場の成長に関係しており、これは政府の政策にも支えられています。さらに、この地域の半導体産業は中国、台湾、日本、韓国によって牽引されており、合わせて世界のディスクリート半導体市場の約65％を占めています。対照的に、タイ、ベトナム、シンガポール、マレーシアなどの国々も、この地域の市場支配に大きく貢献しています。
  • インド電子半導体協会によると、インドの半導体部品市場は2025年までに323億5,000万米ドル相当になると予想されており、 CAGRは10.1%（2018年～2025年）となります。この国は、世界中の研究開発センターにとって有利な目的地です。したがって、政府が現在進めている「Make In India」構想により、半導体市場への投資が期待されます。
  • さらに、この地域は、他国への輸出や地域内での消費のために毎年数百万台の電子機器を生産するエレクトロニクスの中心地でもあります。電子部品およびデバイスのこの高い生産は、調査対象市場の市場シェアに大きく貢献しています。たとえば、インドにおける家庭用電化製品の需要の増加も、地域市場の成長を促進しました。 IBEFによると、インドにおけるエレクトロニクスハードウェアの需要は2024年度までに4,000億米ドルに達すると予想されており、これが市場の成長をさらに促進すると予想されています。
  • 中国は世界最大の電力生産国です。この国のエネルギー需要は増加すると予想されており、その結果、エネルギー生産も増加します。たとえば、IEAによると、中国では電気自動車の販売が2倍以上に増加しています。さらに、2021年には他国よりも約330万台多くの電気自動車を販売しました。
  • 中国では自動車産業が成長しており、世界の自動車市場においてますます重要な役割を果たしています。中国政府は、自動車部品部門を含む自動車産業を柱産業の一つとみなしています。政府は中国の自動車生産台数が2020年までに3,000万台、2025年までに3,500万台に達すると予想しています。
  • さらに、政府の野心的な計画と取り組みにより、インドでも電気自動車市場が勢いを増しています。インドの公的当局は過去数年にわたって電気自動車関連の政策を複数発表し、国内に電気自動車を導入するという強いコミットメント、具体的な行動、大きな野心を示してきました。

炭化ケイ素パワー半導体業界の概要

炭化ケイ素パワー半導体市場は競争が激しいです。これは、Infineon Technologies AG、Texas Instruments Inc.、ST Microelectronics NV、Hitachi Power Semiconductor Device Ltd、NXP Semiconductor、Fuji Electric、Semikron International GmbH、Cree Inc.、ON Semiconductor Corporation、Mitsubishi Electric Corporation、およびその他が挙げられます。これらの企業は、市場シェアを拡大するために、新製品、提携、買収を導入しています。

  • 2021年6月 - 日本のエレクトロニクス企業であるHitachiは、米国の製造顧客と協力して新しい技術を生み出すための大規模な半導体調査を建設し、ヒルズボロでの既存の存在感を拡大する計画を発表しました。
  • 2021年4月 - Infineon Technologies AGは、1200 V製品ラインに新しいEasyPACK 2Bモジュールを発売しました。このモジュールは、CoolSiC MOSFET、TRENCHSTOP IGBT7デバイス、NTC温度センサー、PressFITコンタクトテクノロジーピンを含む3レベルのアクティブ NPC（ANPC）トポロジーを提供します。

その他の特典

  • エクセル形式の市場予測（ME）シート
  • 3か月のアナリストサポート

目次

第1章 イントロダクション

  • 調査の前提条件と市場定義
  • 調査範囲

第2章 調査手法

第3章 エグゼクティブサマリー

第4章 市場洞察

  • 市場概要
  • 産業バリューチェーン分析
  • 業界の魅力度 - ポーターのファイブフォース分析
    • 供給企業の交渉力
    • 消費者の交渉力
    • 新規参入業者の脅威
    • 競争企業間の敵対関係
    • 代替品の脅威
  • COVID-19の市場への影響
  • 技術スナップショット

第5章 市場力学

  • 市場促進要因
    • コンシューマーエレクトロニクスとワイヤレス通信の需要増加
    • エネルギー効率の高いバッテリー駆動携帯機器への需要の高まり
  • 市場の課題
    • シリコンウエハーの不足と駆動要件の変化

第6章 市場セグメンテーション

  • エンドユーザー産業別
    • 自動車（xEVとEV充電インフラ）
    • IT・通信
    • 電力（電源、UPS、PV、風力など）
    • 産業用（モータードライブ）
    • その他のエンドユーザー産業（鉄道、石油・ガス、軍事、医療、研究開発など）
  • 地域別
    • 南北アメリカ
    • 欧州、中東・アフリカ
    • アジア太平洋

第7章 競合情勢

  • 企業プロファイル
    • Infineon technologies AG
    • UnitedSiC
    • ST Microelectronics NV
    • ON Semiconductor Corporation
    • GeneSiC Semiconductor Inc.
    • Danfoss A/S
    • Microsemi Corporation
    • Toshiba Corporation
    • Mitsubishi Electric Corporation
    • Fuji Electric Co. Ltd
    • Semikron International

第8章 投資分析

第9章 市場の将来

目次
Product Code: 62914

The Silicon Carbide Power Semiconductor Market size is estimated at USD 2.18 billion in 2024, and is expected to reach USD 6.73 billion by 2029, growing at a CAGR of 25.24% during the forecast period (2024-2029).

Silicon Carbide Power Semiconductor - Market

The pandemic outbreak created economic turmoil for small, medium, and large-scale industries worldwide. Adding to the woes, the country-wide lockdown inflicted by the governments across the globe (to minimize the spread of the virus) further resulted in industries taking a hit and disruption in supply chain and manufacturing operations across the world, as a large part of manufacturing includes the work on the factory floor, where people are in close contact as they collaborate to boost the productivity.

Key Highlights

  • SiC (Silicon Carbide) is used for high-power applications due to the wide bandgap offered. While various polytypes (polymorphs) of SiC exist, 4H-SiC is the most ideal for power devices. The increase in R&D activities that target enhanced material capabilities is expected to provide a strong impetus for market growth. For instance, the United States Department of Energy's (DOE) Advanced Research Projects AgencyEnergy (ARPA-E) has announced a funding of USD 30 million for 21 projects as part of the Creating Innovative and Reliable Circuits Using Inventive Topologies and Semiconductors (CIRCUITS) program. Also, initiatives such as investment by US DOE for NREL-Led research with an intent to reduce SiC power electronics manufacturing costs could further support such trends and expand the scope of more robust SiC-based devices.
  • Electric vehicles provide certain advantages within the automotive industry, such as increased range, charge-time, and performance, to meet customer expectations. However, they require power electronic devices capable of efficient and effective operation at elevated temperatures. Hence, power modules are being developed using wide-bandgap SiC technologies.
  • Electric cars are becoming common on the road nowadays with prices coming down and range going up. As per the International Energy Agency's report Global EV Outlook 2021, over 10.2 million light-duty electric passenger cars were on the roads in 2020. In addition, electric car registration increased by 41% in 2020, which creates growth opportunities for the market.
  • Semiconductors also use SiC for reduced energy loss and longer life solar and wind energy power converters. For instance, photovoltaic energy mainly requires high power, low loss, faster switching, and reliable semiconductor devices to increase efficiency, power density, and reliability. Thus, SiC devices provide a promising solution to photovoltaic energy requirements to meet the increasing energy demand.
  • To tap the potential brought by the demand for cleantech, several players are entering the market for SiC power semiconductors. For instance, in April 2021, NoMIS Power Group, a spin-off from the State University of New York Polytechnic Institute (SUNY Poly), announced that it plans to design, manufacture and sell SiC power semiconductor devices, modules, and services for providing support to power management product developers.
  • Moreover, parasitic capacitance and inductance become too great as soon as high frequencies are used, preventing the SiC-based power device from realizing its full potential. In such a regard, widespread usage of SiC may require updates to manufacturing facilities, something which cannot be achieved at the current pace of development.

Silicon Carbide Power Semiconductor Market Trends

Automotive Industry is Expected to Register Significant Growth

  • Research activities are being conducted into the usage of silicon carbide (SiC) devices within automotive powertrains. However, due to recent advancements, it is gradually becoming a feasible solution. For instance, Tesla, which uses a rapid charging solution, is already using SiC within their vehicle architectures currently. In addition, electric cars are becoming common on the road nowadays with prices coming down and range going up. According to the International Energy Agency, plug-in electric light vehicle sales across the globe reached around 6.6 million in 2021.
  • SiC semiconductors are ideal for applications, such as onboard chargers and inverters, being used within the plug-in hybrid (PHEV) and fully electric vehicles (EVs). This is because their energy efficiency is significantly higher compared to traditional silicon.
  • Also, to ensure that EVs can operate over long distances and charge within a reasonable timeframe, the vehicle's power electronics must be capable of handling high temperatures. SiC semiconductors benefit from more than 95% energy efficiency. Only 5% of energy is lost as heat during power conversion, such as recharging the vehicle with a high-power rapid-charger.
  • In Japan, the University of Tokyo has been working with Mitsubishi Electric Corporation to enhance the reliability of SiC semiconductor devices. Earlier, Mitsubishi Electric revealed a new ultra-compact SiC inverter designed for hybrid vehicles, with mass commercialization targeted around 2021.
  • Moreover, Delphi Technologies and Cree have partnered to create the former's inverters, combined with Cree's SiC MOSFETs. It has significantly reduced the power module's overall temperature while enabling higher power outputs to support an extended range for hybrid and fully electric automobiles. These inverters are also 40% lighter and 30% more compact than competing models.
  • Further, in May 2021, Infineon Technologies launched a new power module with CoolSiC MOSFET technology for automotive applications. The use of SiC instead of Si ensures higher efficiency in converters in electric vehicles. For example, Hyundai Motor Group reported that it was able to increase the range of its vehicles by more than 5% because of efficiency gains resulting from the lower losses of this SiC solution compared to the Si-based solution, with the help of the traction inverters based on Infineon's CoolSiC power module.
  • Moreover, in March 2021, as part of the Industrial Strategy Challenge Fund led by the UK Research and Innovation, the UK government awarded GBP 4.8 million to Swansea University to manufacture silicon carbide (SiC) power semiconductor devices and create more efficient power electronics for transportation, homes, and industry, and help the nation achieve its net-zero ambitions.

Asia Pacific to Witness the Fastest Growth

  • The Asia Pacific dominates the global SiC power semiconductor market, pertaining to global semiconductor market growth, which is also supported by government policies. Furthermore, the region's semiconductor industry is driven by China, Taiwan, Japan, and South Korea, which together account for around 65% of the global discrete semiconductor market. In contrast, others like Thailand, Vietnam, Singapore, and Malaysia also contribute significantly to the region's dominance in the market.
  • According to the Indian Electronics and Semiconductor Association, India's semiconductor component market is expected to be worth USD 32.35 billion by 2025, displaying a CAGR of 10.1% (2018-2025). The country is a lucrative destination for worldwide R&D centers. Therefore, the government's ongoing Make In India initiative is expected to result in investments in the semiconductor market.
  • Moreover, the region is an electronics hub that produces millions of electronic devices every year for exporting to other countries and consumption in the area. This high production of electronic components and devices largely contributes to the market share of the studied market. For instance, the increasing demand for consumer electronics in India has also facilitated the regional market's growth. According to IBEF, demand for electronics hardware in India is expected to reach USD 400 billion by FY2024, which will further drive market growth.
  • China is the world's largest producer of electricity. The country's energy demand is expected to increase, thereby resulting in growth in energy production. For instance, according to the IEA, in China, sales of electric vehicles have more than doubled; further, in 2021, it sold approximately 3.3 million more electric cars than in other countries.
  • The automotive industry has been increasing in China, and the country is playing an increasingly important role in the global automotive market. The Government of China sees its automotive industry, including the auto parts sector, as one of its pillar industries. The government expects China's automobile output to reach 30 million units by 2020 and 35 million units by 2025.
  • Further, the electric vehicle market is gaining momentum in India, owing to the government's ambitious plans and initiatives. Public authorities in India have made several electric vehicle-related policy announcements over the past few years, showing strong commitment, concrete action, and significant ambition to deploy electric vehicles in the country.

Silicon Carbide Power Semiconductor Industry Overview

The silicon carbide power semiconductor market is highly competitive. It consists of several significant players, including Infineon Technologies AG, Texas Instruments Inc., ST Microelectronics NV, Hitachi Power Semiconductor Device Ltd, NXP Semiconductor, Fuji Electric Co. Ltd, Semikron International GmbH, Cree Inc., ON Semiconductor Corporation, Mitsubishi Electric Corporation, and others. These companies are introducing new products, partnerships, and acquisitions, to increase their market share.

  • June 2021 - Hitachi, a Japanese electronics company, announced plans to extend its existing presence in Hillsboro by building a big semiconductor research lab to cooperate with manufacturing clients in the United States to create new technologies.
  • April 2021 - Infineon Technologies AG launched a new EasyPACK 2B module to its 1200 V product line. The module offers a three-level Active NPC (ANPC) topology, including CoolSiC MOSFETs, TRENCHSTOP IGBT7 devices, NTC temperature sensor, and PressFIT contact technology pins.

Additional Benefits:

  • The market estimate (ME) sheet in Excel format
  • 3 months of analyst support

TABLE OF CONTENTS

1 INTRODUCTION

  • 1.1 Study Assumptions and Market Definition
  • 1.2 Scope of the Study

2 RESEARCH METHODOLOGY

3 EXECUTIVE SUMMARY

4 MARKET INSIGHT

  • 4.1 Market Overview
  • 4.2 Industry Value Chain Analysis
  • 4.3 Industry Attractiveness - Porter's Five Forces Analysis
    • 4.3.1 Bargaining Power of Suppliers
    • 4.3.2 Bargaining Power of Consumers
    • 4.3.3 Threat of New Entrants
    • 4.3.4 Intensity of Competitive Rivalry
    • 4.3.5 Threat of Substitutes
  • 4.4 Impact of COVID-19 on the Market
  • 4.5 Technology Snapshot

5 MARKET DYNAMICS

  • 5.1 Market Drivers
    • 5.1.1 Increase in the Demand for Consumer Electronics and Wireless Communications
    • 5.1.2 Growing Demand for Energy-Efficient Battery-Powered Portable Devices
  • 5.2 Market Challenges
    • 5.2.1 Shortage of Silicon Wafers and Variable Driving Requirements

6 MARKET SEGMENTATION

  • 6.1 By End-user Industry
    • 6.1.1 Automotive (xEVs and EV Charging Infrastructure)
    • 6.1.2 IT and Telecommunication
    • 6.1.3 Power (Power Supply, UPS, PV, Wind etc.)
    • 6.1.4 Industrial (Motor drives)
    • 6.1.5 Other End-user Industries (Rail, Oil & Gas, Military, Medical, R&D etc.)
  • 6.2 By Geography
    • 6.2.1 Americas
    • 6.2.2 Europe, Middle East and Africa
    • 6.2.3 Asia Pacific

7 COMPETITIVE LANDSCAPE

  • 7.1 Company Profiles
    • 7.1.1 Infineon technologies AG
    • 7.1.2 UnitedSiC
    • 7.1.3 ST Microelectronics NV
    • 7.1.4 ON Semiconductor Corporation
    • 7.1.5 GeneSiC Semiconductor Inc.
    • 7.1.6 Danfoss A/S
    • 7.1.7 Microsemi Corporation
    • 7.1.8 Toshiba Corporation
    • 7.1.9 Mitsubishi Electric Corporation
    • 7.1.10 Fuji Electric Co. Ltd
    • 7.1.11 Semikron International

8 INVESTMENT ANALYSIS

9 FUTURE OF THE MARKET