根據海峽研究 (Straits Research)發布的一份報告,2020 年全球功率半導體行業的估值達到 400 億美元。預計到 2030 年,該價值可能會達到 550 億美元,在 2022-2030 年的預測期內,復合年增長率 (CAGR) 為 3.3%。
“功率半導體市場趨勢,增長到 2022-2030 年”研究考察了不同類型的功率半導體(包括分立器件、功率模塊和功率集成電路)和不同類型的材料(硅、鍺、碳化硅和氮化鎵)。
功率半導體是一種特殊的電子元件,用于管理高電流和/或高電壓。在許多電子系統中,它們在管理和引導電能流動方面發揮著重要作用。功率半導體非常適合涉及高功率水平的應用,因為它們能夠承受比普通半導體器件更大的電壓和電流。
寬帶隙半導體材料SIC 和 GaN因其獨特的特性而引起了電力電子領域的廣泛關注。SiC 和 GaN 都是電力電子發展中的重要組成部分,因為與傳統的硅基器件相比,它們具有更高的效率、更高的功率密度和更高的工作頻率。這些實體的獨特特性使它們非常適合跨多個行業的各種應用。
預計市場擴張的主要驅動力(圖 1)是旨在提高材料性能(特別是寬帶隙材料)的研發力度的加強。
驅動因素和風險
根據研究,市場的增長是由全球對消費電子產品日益增長的需求推動的。如今,各種各樣的消費產品都依賴于半導體,包括通信設備(如智能手機、平板電腦、智能手表等)、計算機(個人電腦和商用電腦)、娛樂系統和家用電器。
智能手機行業是該市場半導體的主要消費者,近年來競爭激烈。此外,手機使用量的激增預計將推動全球市場向前發展。例如,愛立信預測全球智能手機數據流量將大幅增加,從 2019 年的 32 EB 增加到 2026 年的每月 221 EB。
據印度品牌資產基金會稱,印度家電和消費電子產品市場預計將以 9% 的復合年增長率增長,到 2022 年將達到 3.15 萬億印度盧比(約合 483.7 億美元)。這一預期增長將在可預見的未來進一步促進市場擴張。
隨著對消費電子產品和無線通信的需求不斷增長,其他因素,例如對節能電池供電便攜式設備的需求不斷增長,預計也將刺激需求并對市場擴張產生積極影響。
雖然鋰離子仍然是為消費設備供電的主要技術,但一些限制對這些現代電池構成了挑戰。延長電池壽命已成為該行業的普遍趨勢,促使全球努力開發更節能的電池解決方案。該領域的市場增長是由制造商提高其產品的電池容量推動的,從而滿足了消費者對更快充電時間的需求。對節能電池技術日益增長的需求將推動預測期內的市場擴張。
可能阻礙市場擴張的主要風險包括全球硅片短缺和驅動 SiC 功率器件的挑戰。研究指出,SiC 基器件的主要目標是取代 IGBT。然而,這兩種器件的驅動前提條件卻大不相同。晶體管通常表現出驅動需求,需要使用對稱電源軌,例如 3 5 V。另一方面,SiC 器件需要非對稱電源軌(范圍從 -1 V 到 -20 V),因為需要低負電壓來保證完全停用。這些器件在便攜式設備中的使用可能會因需要額外的 DC/DC 驅動器或帶有三個連接器(+、0 V 和 -)的特定電池而受到阻礙。因此,這些障礙阻礙了市場的擴張。
功率半導體在 IT 和消費電子、汽車、配電和鐵路運輸等各個行業的使用量不斷增加,預計這將會受到替代能源持續增長的推動。汽車行業的采用主要源于消費者對增強電源管理和新型安全功能的需求日益增長。某些電動汽車應用已經集成了 SiC 技術,用于電池充電器、輔助 DC/DC 轉換器和固態斷路器等功能。基于 SiC 功率器件的更高效傳動系統使工程師能夠以經濟高效的方式滿足高電壓和功率要求。
按區域劃分的市場
全球功率半導體市場分為五個主要區域:歐洲、拉丁美洲、亞太地區、北美以及中東和非洲。
亞太地區在整個預測期內的復合年增長率預計為 3.6%,將繼續主導市場。由于該地區在全球半導體行業中已經占據主導地位,并且有政府法律的支持,功率半導體銷售額很可能在亞太地區最高。全球分立半導體市場約 65% 的份額僅由四個國家占據:中國、日本、臺灣和韓國。越南、泰國、馬來西亞和新加坡等其他國家的存在大大增強了該地區市場的主導地位。
印度電子和半導體協會稱,印度是跨國研發中心的理想之地。因此,半導體行業有望從政府持續推行的“印度制造”計劃中受益。此外,該地區是電子制造業的主要參與者,每年為國內和國際市場生產數百萬件產品。電子產品和零部件產量的增加對所研究行業的市場份額產生了重大影響。
北美是半導體行業第二大地區。預計到 2030 年,其市場規模將達到約 85 億美元,復合年增長率為 2.6%。北美以其在制造、設計和研究方面采用新技術的先行者而聞名,在半導體創新方面處于領先地位。該地區功率半導體市場的增長與汽車、IT、電信、軍事、航空航天和消費電子等關鍵終端用戶行業的進步密切相關。
2021 年 1 月,半導體行業協會 (SIA) 報告稱直接銷售額為 400 億美元,較 2020 年 1 月的 353 億美元大幅增長 13.2%。SIA 代表了美國半導體行業 98% 的收入以及相當一部分非美國芯片公司,在該行業中發揮著舉足輕重的作用。此外,美國影響半導體供應的政策轉變預計將促進國內制造和設備投資。
歐洲是全球第三大地區,擁有一些全球最關鍵的技術中心,在推動和擁抱當代技術方面發揮著重要作用。市場的增長受到現代技術不斷擴大的融合和不同行業中半導體使用率不斷上升的推動。地方政府越來越多地參與促進研究計劃,這促進了眾多專注于半導體的行業發展,而強大的技術基礎設施的存在進一步促進了這一趨勢。德國政府承諾到 2020 年將研究企業數量增加到 20,000 家,創新企業數量增加到 140,000 家。據世界半導體貿易統計和 SIA 報道,2019 年歐洲半導體銷售額增長了 6.4%。這些進步促進了行業的擴張。
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