Marktgröße, Marktanteil und COVID-19-Auswirkungsanalyse für Kfz-Leistungsmodule, nach Typ (SiC-MOSFETs und Si-IGBTs), nach Fahrzeugtyp (Pkw und Nutzfahrzeuge), nach Antriebstyp (Batterie-Elektrofahrzeug (BEV) und Hybrid-Elektrofahrzeug) HEV)), nach Anwendung (Traktionswechselrichter, DC-DC-Wandler und Bordladegerät) und regionale Prognosen, 2023–2030

Der weltweite Markt für Automobil-Stromversorgungsmodule wurde im Jahr 2022 auf 4,53 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird voraussichtlich von 6,49 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023 auf 21,81 Milliarden US-Dollar im Jahr 2030 wachsen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 18,89 % im Prognosezeitraum entspricht.

Automotive-Leistungsmodule spielen eine wesentliche Rolle in den Leistungselektronikelementen. Bei diesen Modulen handelt es sich um elektrische Hochleistungskomponenten, bei denen eine oder mehrere Komponenten zu einer einzigen, isolierten Leistungseinheit oder einem einzelnen Modul zusammengefasst sind. Diese effizienten Technologien sind für die Hochspannungsumwandlung in Hybrid- und rein batterieelektrischen Fahrzeugen verantwortlich und werden hauptsächlich in Traktionswechselrichtern, Bordladegeräten und DC-DC-Wandler.

Leistungsmodule haben aufgrund ihrer Vielseitigkeit bei der Leistungsumwandlung nach und nach eine breite Akzeptanz in Automobilanwendungen gefunden. Traditionell wurden für ähnliche Zwecke einzelne Einheiten und diskrete elektronische Komponenten wie MOSFETs, Dioden und Transistoren verwendet. Allerdings hat die zunehmende Entwicklung der Elektrifizierungstechnologie in den letzten Jahren zu einer Weiterentwicklung der Leistungsumwandlungselektronik geführt. Der Trend der Elektrifizierung hat eine wichtige Rolle bei der Innovation und weltweiten Einführung dieser Module gespielt.

COVID-19-AUSWIRKUNGEN

Ungleichgewicht in der Lieferkette aufgrund unzureichender Halbleiterproduktionsrate führte weltweit zu Engpässen

Durch den COVID-19-Ausbruch wurden Fabriken und Produktionseinheiten vorübergehend geschlossen und der Arbeitsbetrieb in verschiedenen Automobilindustrien eingestellt. Dies führte zu ungleichen Angebots- und Nachfrageverhältnissen, was zu einer unsachgemäßen Bestandsverwaltung und einem Angebotsengpass führte. Es betraf verschiedene Volkswirtschaften und Endverbraucher, von Chipherstellern über OEMs bis hin zu Automobilherstellern und Verbrauchern, was zu einem Mangel an stark nachgefragten Halbleiterprodukte in der Automobilindustrie und anderen Branchen.

Im Post-Pandemie-Szenario war ein deutliches Wachstum zu verzeichnen, insbesondere im Bereich Leistungsmodule in den Automobilmärkten. In den Jahren 2021 und 2022 erlebte dieser Sektor einen wirtschaftlichen Aufschwung, verbunden mit einer hohen Nachfrage nach verschiedenen Leistungsmodulprodukten, angetrieben durch die in diesen Jahren gestiegene Nachfrage nach Elektrofahrzeugen. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) wurden beispielsweise im ersten Quartal 2023 mehr als 2,3 Millionen Elektroautos verkauft, was einem Anstieg von 25 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Die zunehmende Einführung der Elektrifizierungstechnologie hat dem Markt für Leistungsmodule und Elektrofahrzeugelektronik einen erheblichen Aufschwung verliehen. Darüber hinaus führte die Bereitstellung spezifischer Chips zur Innovation und Integration fortschrittlicher Materialien wie Siliziumkarbid (SiC) für EV-Anwendungen.

NEUESTE TRENDS

Zunehmende Verlagerung hin zur Einführung von Siliziumkarbid-MOSFETs für höhere Effizienz

Der verstärkte Fokus innerhalb der Automobilhersteller Elektrofahrzeuge (EV) Die Bedeutung der Integration von Siliziumkarbid-MOSFETs (SiC-MOSFETs) hat in den letzten Jahren zugenommen. Ursprünglich baute Tesla SiC-MOSFETs in seine Elektrofahrzeuge ein, um die Effizienz der Fahrzeuge zu steigern und höhere Stromumwandlungsraten bei geringeren Verlusten für ihre Elektromotoren zu ermöglichen.

Viele führende Akteure in der Elektrofahrzeuglandschaft haben nach und nach SiC-MOSFET-Module eingeführt, indem sie Silizium-Insulated-Gate-Bipolartransistoren (IGBTs) in ihren EV-Wechselrichtern ersetzt haben. Die Einführung von SiC-MOSFETs befindet sich noch im Anfangsstadium, wobei die Kosten drei- bis viermal so hoch sind wie bei regulären Si-IGBT-Modulen, was auf die Integration von Siliziumkarbid als Material für MOSFETs zurückzuführen ist. Mit der zunehmenden Integration von SiC-MOSFETs für verschiedene Anwendungen in Elektrofahrzeugen wird jedoch erwartet, dass der Markt im Prognosezeitraum deutlich wächst.

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ANTRIEBSFAKTOREN

Es wird erwartet, dass die steigende Nachfrage nach geringeren Schaltverlusten bei der Spannungsumwandlung den Markt antreiben wird

Führende Automobilhersteller konzentrieren sich auf die Verbesserung der Effizienz von Elektrofahrzeugen und -motoren durch Minimierung von Leistungsverlusten und Erhöhung ihrer Gesamteffizienz. Die meisten Elektrofahrzeuge nutzen derzeit Si-IGBT-Leistungsmodule zur Leistungs- oder Spannungsumwandlung. Um die Effizienz von Elektromotoren zu steigern, wollen die Hersteller von Elektrofahrzeugen fortschrittliche Leistungskomponenten in ihre Mechanismen integrieren, um Leistungsverluste zu reduzieren und die Geschwindigkeit und Umwandlungsraten dieser Module zu verbessern.

Die Integration fortschrittlicher Automobil-Leistungsmodule wie SiC-MOSFETs ermöglicht es Wechselrichtern, im Vergleich zu Si-IGBTs schneller auf Spannungen mit höherer Frequenz umzuschalten, was letztendlich die Gesamteffizienz des Prozesses steigert. Folglich wird erwartet, dass der zunehmende Einsatz von SiC-Leistungsmodulen die Schaltverluste bei der Spannungsumwandlung verringern und die Nachfrage nach diesen Modulen im Prognosezeitraum erhöhen wird.

Die zunehmende Entwicklung der weltweiten Elektrofahrzeug-Infrastruktur dürfte den Markt ankurbeln

Die zunehmende Präferenz der Verbraucher für Elektrofahrzeuge gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ist ein bemerkenswerter Trend. Da immer mehr Verbraucher die Elektrifizierungstechnologie nutzen, wird die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen im Prognosezeitraum voraussichtlich sprunghaft ansteigen.

Die Verbreitung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge und Batterieaustauschzentren in Entwicklungs- und Industrieländern ermutigt die Verbraucher zusätzlich Elektrofahrzeuge zu kaufen, ohne sich Gedanken über Reichweitenangst und Leistung machen zu müssen. Darüber hinaus wird erwartet, dass Regierungsinitiativen zur Integration von Elektrofahrzeugen in Flotten öffentlicher Verkehrsmittel und Nutzfahrzeugflotten, wie z. B. elektrische Müllwagen und andere, die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen in den kommenden Jahren stark ankurbeln werden. Dies wiederum dürfte im Prognosezeitraum zu einer hohen Nachfrage nach diesen Modulen führen.

EINHÄNGENDE FAKTOREN

Hohe Kosten im Zusammenhang mit Leistungsmodulen und Schaltgeräten behindern das Marktwachstum

Automobil-Leistungsmodule haben sich bei der Spannungsumwandlung hoher Leistung für verschiedene Anwendungen in Elektrofahrzeugen als äußerst nützlich erwiesen. Die zunehmende Integration von Elektrofahrzeugen auf die Straße hat weltweit zu einer höheren Nachfrage nach diesen Modulen geführt. Allerdings hat der Mangel an Si-IGBT-Halbleitern gepaart mit der hohen Nachfrage nach Leistungsmodulen in Elektrofahrzeugen die Situation verschärft, was zu Preiserhöhungen und Produktionsverzögerungen geführt hat. Darüber hinaus setzen Automobilhersteller aufgrund der höheren Schaltrate und geringeren Leistungsverluste auf SiC-MOSFETs anstelle von Si-IGBTs. Allerdings sind SiC-MOSFETs sehr teuer und kosten etwa das Drei- bis Vierfache von Si-IGBTs. Folglich wird davon ausgegangen, dass diese Faktoren die Einführung dieser Module im Prognosezeitraum behindern werden.

SEGMENTIERUNG

Nach Typanalyse

Hohe Nachfrage nach Si-IGBTs-Leistungsmodulen gegenüber SiC-MOSFETs aufgrund des Marktes für kostengünstige Antriebe

Basierend auf dem Typ ist der Markt in Si-IGBTs und SiC-MOSFETs unterteilt.

Das Si-IGBT-Segment hatte im Jahr 2022 den dominierenden Marktanteil und wird voraussichtlich seine Marktposition im gesamten Prognosezeitraum behaupten. Si-IGBT-Leistungsmodule werden häufig für Hochleistungsfrequenzumwandlungen in Elektrofahrzeugen eingesetzt. Diese Module dienen als Schaltgeräte, wandeln die Spannungsfrequenz von der Batterie in einen Wechselrichter um und versorgen den Elektromotor. Die wachsende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen und die Kosteneffizienz von Si-IGBTs sind wichtige Faktoren, die die Nachfrage nach Si-IGBT-Modulen ankurbeln.

Das SiC-MOSFET-Segment wird im gesamten Prognosezeitraum voraussichtlich die höchste CAGR aufweisen, da es im Vergleich zu Si-IGBTs einen höheren Wirkungsgrad aufweist. Geringere Schaltverluste und schnellere Umwandlungsraten bei hoher Leistung sind wesentliche Faktoren, die die Einführung von SiC-MOSFETs vorantreiben und weiter zum Wachstum des Segments beitragen.

Nach Fahrzeugtypanalyse

Höhere Verbraucherpräferenz gegenüber Elektrofahrzeugen soll das Wachstum des Pkw-Segments vorantreiben

Basierend auf dem Fahrzeugtyp wird der Markt in Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge unterteilt.

Das Pkw-Segment dominierte im Jahr 2022 den Marktanteil von Kfz-Leistungsmodulen aufgrund der hohen Nachfrage im Pkw-Segment in diesem Jahr. Das Pkw-Segment ist bekannt für seine Innovationen, angetrieben durch die anhaltende Nachfrage der Verbraucher nach dem Besitz eines eigenen Fahrzeugs. Darüber hinaus trägt eine große Verbraucherbasis, die den Besitz eines Privatfahrzeugs anstrebt, zu höheren Umsätzen im Pkw-Segment bei, was wiederum zu einer erheblichen Nachfrage in diesem Segment führt.

Es wird erwartet, dass das Nutzfahrzeugsegment aufgrund des steigenden Absatzes von Elektro-Nutzfahrzeugen in Nordamerika und Europa die höchste CAGR verzeichnen wird. Die Integration der Elektrifizierung erweist sich für gewerbliche Busse und Lkw, die festen Routen folgen, als äußerst vorteilhaft. Daher führen öffentliche Busnetze und reguläre Lkw-Betreiber zunehmend Elektrofahrzeuge in ihre bestehenden Flotten ein. Darüber hinaus nimmt die zunehmende Integration von Elektrobussen, Müllwagen, Elektro-Nutzfahrzeugen und anderen kommerziellen Fahrzeugen zu Fahrzeuge in verschiedenen Regionen dürften das Marktwachstum ankurbeln.

Nach Antriebstypanalyse

Gut unterstützte Infrastruktur für das Batterieladen in Metropolen steigert die Nachfrage nach batterieelektrischen Fahrzeugen

Basierend auf der Antriebsart ist der Markt in Batterie-Elektrofahrzeuge (BEV) und Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV) unterteilt.

Das Segment der batterieelektrischen Fahrzeuge hatte im Jahr 2022 den größten Marktanteil und wird seine Dominanz voraussichtlich im gesamten Prognosezeitraum beibehalten. Eine gut etablierte Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge in Ballungsräumen ermutigt Verbraucher dazu, sich für batterieelektrische Fahrzeuge gegenüber Hybrid-Elektrofahrzeugen zu entscheiden, was auf ihren Marktanteil zurückzuführen ist. Das zunehmende Bewusstsein für Klimawandel und Luftverschmutzung hat die Aufmerksamkeit stärker auf Fahrzeuge mit geringeren oder keinen Abgasemissionen gelenkt. BEVs produzieren keinerlei Abgasschadstoffe, was sie für umweltbewusste Verbraucher attraktiv macht.

Das Segment der Hybrid-Elektrofahrzeuge wird voraussichtlich ein ordentliches Wachstum verzeichnen, da die Nachfrage nach Hybrid-Elektrofahrzeugen in weniger entwickelten Regionen, in denen die Infrastruktur für Elektrofahrzeuge begrenzt ist, steigt. Die Verfügbarkeit von Ladestationen ermutigt Menschen, sich weltweit für Hybridfahrzeuge zu entscheiden. Darüber hinaus dienen Hybrid-Elektrofahrzeuge als Brücke zwischen Verbrennungsmotoren und reinen Elektrofahrzeugen, wodurch der Verkauf von Hybrid-Elektrofahrzeugen gesteigert und die Einführung von Elektrifizierungstechnologien in verschiedenen Regionen vorangetrieben werden soll.

Durch Anwendungsanalyse

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Verstärkte Integration von SiC-Leistungs-MOSFETs zur Reduzierung von Schaltverlusten in Traktionswechselrichtern treibt das Marktwachstum voran

Je nach Anwendung wird der Markt in Traktionswechselrichter, DC-DC-Wandler und Bordladegeräte unterteilt.

Das Segment der Traktionswechselrichter führte im Jahr 2022 den Marktanteil an und wird voraussichtlich seine Dominanz im Prognosezeitraum beibehalten. Die Nachfrage nach höherfrequenten Leistungsmodulen in Traktionswechselrichtern, die elektrische Energie aus der Batterie in eine höhere Ausgangsspannung für den Elektromotor umwandeln, treibt das Wachstum dieses Segments voran. Darüber hinaus trägt die Nachfrage nach Schaltgeräten mit geringeren Schaltverlusten zusätzlich zu seiner schnellen Marktexpansion bei.

Auch für die Segmente DC-DC-Wandler und On-Board-Ladegeräte wird im Prognosezeitraum ein deutliches Wachstum erwartet. Dieses Wachstum ist auf technologische Fortschritte bei On-Board-Ladegeräten zurückzuführen, die darauf abzielen, die Ladezeit und den Leistungsverlust beim Laden von Elektrofahrzeugen zu reduzieren, was voraussichtlich die Innovation und Integration führender Technologien wie SiC- und GaN-Leistungsmodule in diesem Segment vorantreiben wird. Es wird erwartet, dass die wachsende Nachfrage nach effektiven Leistungsschaltgeräten in DC-DC-Wandlern mit minimalen Schaltverlusten auch das Segment der DC-DC-Wandler ankurbeln wird.

REGIONALE EINBLICKE

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Höhere Verbreitung von Elektrofahrzeugverkäufen in China treibt das Marktwachstum für Leistungsmodule in Asien voran

Der asiatisch-pazifische Raum dominierte den globalen Markt mit einer Größe von 2,04 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022. Der Hauptfaktor, der zum Marktanteil der Region beiträgt, ist die höhere Marktdurchdringung des Elektrofahrzeugverkaufs in China. Darüber hinaus wird erwartet, dass der wachsende Absatz von Elektrofahrzeugen in großen Automobilmärkten wie Indien, China und südasiatischen Ländern die Nachfrage nach Automobil-Leistungsmodulen in Asien erheblich steigern wird. Es wird erwartet, dass unterstützende Regierungsinitiativen in bedeutenden Ländern im asiatisch-pazifischen Raum das Wachstum des Marktes für Kfz-Stromversorgungsmodule vorantreiben.

Europa hatte im Jahr 2022 den zweitgrößten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich eine erhebliche CAGR verzeichnen. Die hohe Nachfrage nach Fahrzeugen in Europa, die durch ein größeres Bewusstsein der Verbraucher für die Vorteile der Wahl von Elektrofahrzeugen und den raschen Ausbau der Elektrofahrzeug-Infrastruktur bedingt ist, trägt zur starken Nachfrage nach Elektrofahrzeugen in europäischen Ländern bei. Darüber hinaus wird erwartet, dass große Automobil-EV-Anbieter in der europäischen Region den Markt im Prognosezeitraum prägen werden.

Nordamerika hielt im Jahr 2022 einen ordentlichen Marktanteil, wobei die gestiegene Nachfrage der Region nach Elektrofahrzeugen und die gut entwickelte Infrastruktur für Elektrofahrzeuge zur Größe des nordamerikanischen Marktes beitrugen. Auch für den Rest der Welt wird ein stetiges Wachstum erwartet. Der Mangel an unterstützender Elektrofahrzeug-Infrastruktur in dieser Region könnte jedoch zu einer langsameren breiten Einführung von Elektrofahrzeugen führen, was zu einer weniger beschleunigten Nachfrage nach solchen Modulen in diesen Ländern führen würde.

WICHTIGSTE INDUSTRIEAKTEURE

Große Player führen aufgrund der größeren Vorteile von SiC-basierten Leistungsmodulen neuere SiC-basierte Leistungs-MOSFETs ein

Die Wettbewerbslandschaft des Marktes ist durch wenige etablierte Hauptakteure geprägt. Der Markt ist konsolidiert, und große Unternehmen haben ein starkes Vertriebsnetz mit führenden Automobilherstellern aufgebaut, was zu einem erheblichen Marktanteil führt. Halbleiterhersteller wie Infineon Technologies AG, Mitsubishi Electric, Fuji Electronics und STMicroelectronics sind die Hauptakteure und verfügen über einen großen Marktanteil.

Alle wichtigen Akteure im Bereich der Automobil-Leistungsmodule sind in Nordamerika und Europa stark vertreten und haben eine hohe Nachfrage nach ihren angebotenen Produkten. Der asiatisch-pazifische Raum entwickelt sich zu einer bedeutenden Präsenz im Bereich der Auto-Stromversorgungsmodule. Wichtige Automobilunternehmen wie Hyundai Motors, Audi, Tesla und andere gehören zu den großen Kunden, die Leistungsmodule in ihre Elektrofahrzeuge integrieren. Darüber hinaus ist ein bemerkenswerter Trend unter den Anbietern von Leistungsmodulen die Einführung von SiC-basierten Leistungsmodulen durch große Halbleiteranbieter. Beispielsweise kündigte Mitsubishi Electric im Mai 2023 die Entwicklung von SBD-eingebetteten SiC-MOSFETs mit einer neuen Struktur für diese Module an, die für Gleichstromsysteme geeignet sind.

LISTE DER WICHTIGSTEN UNTERNEHMEN IM PROFIL:

• Infineon Technologies AG (Deutschland)


• Mitsubishi Electric Corporation (Japan)
  
• Fuji Electric Co., Ltd. (Japan)


• STMicroelectronics N.V. (Schweiz)


• Onsemi (USA)


• Monolithische Energiesysteme (USA)


• Danfoss (Dänemark)


• Robert Bosch GmbH (Deutschland)


• Hitachi Automotive Systems Ltd. (Japan)


• Rohm Semiconductors (Japan)


• Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. (Japan)


• Wolfspeed Inc. (USA)

WICHTIGSTE ENTWICKLUNGEN DER INDUSTRIE:

• Januar 2023:  Resonac Corporation kündigte den Start eines vollständigen Betriebs von Leistungsmodulen an, wobei der Schwerpunkt auf der Verbesserung materialbezogener Entwicklungen für Leistungshalbleiter, deren Gehäuse und Leistungsmodule liegt.


• Dezember 2022: STMicroelectronics hat seine neuen Hochleistungsmodule für E-Mobilitätsanwendungen auf den Markt gebracht, wobei der Schwerpunkt auf der Verbesserung der Leistung und Reichweite von Fahrzeugen liegt. Hyundai hat seine neuen SiC-basierten Leistungsmodule für seine Elektrofahrzeugplattform ausgewählt.


• September 2022: Onsemi bringt seine SiC-basierten Automobil-Leistungsmodule für Bordladeanwendungen auf den Markt. Durch die Integration dieser neuesten Leistungsmodule können Elektrofahrzeuge schneller als bisher aufgeladen werden. Das Unternehmen brachte drei Module auf den Markt, die eine geringe Leitung und einen geringen Schaltverlust aufweisen.


• September 2022:  Renesas stellte seine nächste Generation siliziumbasierter IGBTs für Wechselrichter von Elektrofahrzeugen vor, die über geringere Schaltverluste und eine geringe Stellfläche verfügen. Das Unternehmen wird diese Chips in seinem Werk in Naka, Japan, in Massenproduktion herstellen.


• Juli 2022: Toshiba hat seinen Siliziumkarbid-MOSFET mit Eigenschaften wie niedrigem Widerstand und einer deutlichen Reduzierung des Schaltverlusts entwickelt. Aufgrund seiner Fähigkeit, Schaltverluste und geringen Widerstand zu reduzieren, eignet es sich für Wechselrichter in verschiedenen Branchen, einschließlich der Elektrifizierung von Fahrzeugen und Industrieanlagen.

BERICHTSBEREICH

Der Bericht bietet eine detaillierte Analyse des Marktes und konzentriert sich auf Schlüsselaspekte wie führende Unternehmen, Produkttypen und führende Produktanwendungen. Darüber hinaus bietet der Bericht Einblicke in die Markttrends und beleuchtet wichtige Branchenentwicklungen. Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren umfasst der Bericht mehrere Faktoren, die zum Marktwachstum in den letzten Jahren beigetragen haben.

Eine infografische Darstellung von Markt für Kfz-Leistungsmodule

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