Globale Chips, neueste Prognose

Die Halbleiterindustrie befindet sich derzeit in einem schnellen Transformationsprozess, und ihre Entwicklung wird von Fortschritten in der Künstlichen Intelligenz, geopolitischen Veränderungen sowie einer zunehmenden Investition der Regierungen verschiedener Länder in die heimische Produktion beeinflusst. Mit der Beschleunigung der Anwendungen der Künstlichen Intelligenz hat die Nachfrage nach leistungsstarken Chips stark zugenommen, während die Lieferkette aufgrund der sich ständig wandelnden Handelspolitik und der Sorgen um die nationale Sicherheit neu geformt wird. Gleichzeitig sind Halbleiter in Branchen wie Automobil, Gesundheitswesen und Energie unverzichtbar geworden, was die Nachfrage nach kontinuierlicher Innovation und strategischer Anpassung antreibt. Lieferkettenresilienz und technologische Souveränität sind jetzt für Unternehmen und Regierungen von oberster Priorität. Alle Seiten bemühen sich, die Produktion zu diversifizieren und die Abhängigkeit zu verringern, aber strukturelle Herausforderungen bleiben bestehen. Exportkontrollen, Beschränkungen bei den Schlüsselmaterialien und die sich wandelnden Handelsallianzen definieren neu das Landschaft der Halbleiterindustrie und zwingen Unternehmen, die zunehmende Komplexität zu bewältigen, während sie ihre Wettbewerbsvorteile aufrechterhalten.

Bedarfsanalyse:

Halbleiter treiben Innovation und Alltagswirklichkeit an

Warum ist der Bedarf so wichtig?

In der heutigen Welt sind Halbleiter unverzichtbar. Aufgrund der schnellen technologischen Fortschritte und des zunehmenden Bedarfs in verschiedenen Branchen zeigt der Marktbedarf an Halbleitern ein starkes und sich ständig wandelndes Muster. Wenn die Nachfrage die Angebotskapazität übersteigt, kann die Analyse dieser Dynamiken verschiedene Wege aufzeigen, um sich den neu auftauchenden Chancen zu stellen.

Als Stütze und Enablement für Rechenzentren, Künstliche Intelligenz, Autonom fahrende Fahrzeuge, Smartphones und andere neu auftauchende technologische Trends, wird der globale Halbleitermarkt aufgrund der umfassenden Fortschritte auf den Endmärkten von 627 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 auf 1,03 Billionen US-Dollar im Jahr 2030 wachsen.

Automobilbranche

Getrieben von der Elektrifizierung, Autonomie und der Software-definierten Fahrzeuge (SDV) befindet sich die Automobilindustrie in einem tiefgreifenden Wandel. Diese Trends werden schnell zu Branchenstandards und verstärken die Rolle und den Wert der Halbleiter in modernen Fahrzeugen.

Mit der Voraussage, dass der Elektromobilitätsmarkt (EV) um 2030 etwa die Hälfte des Marktes einnehmen wird, wird die Nachfrage nach Hochspannungsleistungshalbleitern wie Siliziumcarbid (SiC) stark ansteigen. Gleichzeitig wird die Technologie der autonomen Fahrzeuge möglicherweise Fortschritte machen, wobei die meisten Fahrzeuge das L2-Niveau erreichen und immer mehr Fahrzeuge das L3-Niveau erreichen. Dieser Entwicklung wird die Halbleiterausstattung pro Fahrzeug erhöhen, von Sensoren und Anschluss- integrierten Schaltungen (IC) bis hin zu Prozessoreinheiten. Der Aufstieg der Software-definierten Fahrzeuge könnte die Fahrzeuge zu einer regionalen Architektur mit zentraler Rechenleistung verhelfen, wodurch die Leistungserfordernisse für die System-on-a-Chip (SoC) der Fahrzeuge erhöht werden.

Zukünftige Fahrzeuge könnten möglicherweise nicht nur ein Verkehrsmittel sein - sie könnten eine neue "Zuhause" werden, ein leistungsstarker Computer auf Rädern, der nahtlos von Halbleitern angetrieben wird.

Elektrifizierung und Vernetzung

Die Automobilindustrie befindet sich derzeit in einer Transformationsphase, die durch Elektromobilität, autonome Fahrzeuge und Vernetzung gekennzeichnet ist. Mit der schnellen Expansion des Elektromobilitätsmarktes (zunächst in China, anschließend in Europa, den Vereinigten Staaten und anderen Regionen) investieren die Hersteller von Originalgeräten (OEM) zunehmend in Hybridfahrzeuge und Elektromobilitäten. Es wird geschätzt, dass diese Fahrzeuge bis 2030 etwa 50% des gesamten Automobilverkaufs ausmachen könnten.

Das Erscheinen von vernetzten Fahrzeugen und autonomen Fahrzeugen prägt auch die Zukunft des Automobilmarktes und treibt ihn zur Reife. Diese Trends, zusammen mit der Wende in der Antriebssystemtechnik, könnten zu neuen Standards in der Automobilindustrie werden und die Stellung der Halbleiter erhöhen.

Mehr Elektromobilitäten? Mehr Leistung erforderlich!

Das schnelle Wachstum der Elektromobilitäten sowie die Integration von Infotainment und autonomen Fahrfunktionen erhöhen die Nachfrage nach Leistungshalbleitern. Leistungshalbleiter sind für die Verwaltung und Umwandlung der elektrischen Systeme in modernen Fahrzeugen von entscheidender Wichtigkeit.

Mit der Transformation der Automobilindustrie von der Verbrennungskraftmaschine (ICE) zu Hybrid-Elektromobilitäten (HEV) und reinen Elektromobilitäten (EV) können Leistungshalbleiter mehr als 50% der gesamten Halbleiterkosten ausmachen.

Effizienter? Stärkere Chips erforderlich!

Mit der Wende zur Elektromobilität wird die effiziente Steuerung der Leistung schwieriger, da die Antriebs- und Steuerung der Maschine sowie weitere Funktionen wie autonome Fahrzeuge und Infotainment von elektrischer Energie abhängen. Da das Fahren eines Elektromobilitätsfahrzeugs das wiederholte Umschalten von Hochspannung bedeutet, könnte die Nachfrage nach Leistungshalbleitern, die effizient höhere Leistungen verarbeiten können, stark ansteigen. Wenn die Chips die Hochspannungsumgebung nicht aushalten können, kann dies zu schwerwiegenden Betriebsstörungen wie Bränden führen.

Dies könnte zu einer zunehmenden Nachfrage nach neuen Materialien wie Siliziumcarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) führen. Im Vergleich zu Siliziumchips können sie höhere Spannungen aushalten und bieten schnellere Schaltgeschwindigkeiten, was die Leistungsverluste beim Umschalten reduziert. Daher verwenden Automobilhersteller Galliumnitrid in der Mittelspannungsphase, in der die Geschwindigkeit von entscheidender Wichtigkeit ist, und Siliziumcarbid als Kernkomponente für Hochspannungs- und Hochleistungswege, um ein Gleichgewicht zwischen Effizienz, Gewicht und Gesamtkosten des Elektromobilitätsantriebssystems zu erreichen.

Die Technologie der autonomen Fahrzeuge wird in Stufen von 0 bis 5 eingeteilt. Stufen 0 - 1 bieten Fahrassistenzfunktionen wie Unfallverhütung und Spurverlaufsverhütung. Stufe 2 ermöglicht teilweise autonome Fahrzeuge, z. B. die Einhaltung des Abstands zu anderen Fahrzeugen auf der Straße. Ab Stufe 3 können Fahrzeuge ohne ständige Überwachung des Fahrers laufen. Stufe 3 gilt für Autobahnen, Stufe 4 erweitert sich auf normale Straßen, und Stufe 5 erfordert überhaupt keinen Fahrer, der nur als "Passagier" fungiert. Bis 2030 werden die meisten neuen Fahrzeuge möglicherweise über die Stufe 2 der autonomen Fahrzeuge verfügen, und die Auslieferung von Stufe 3 der autonomen Fahrzeuge könnte mehr als 10% der Gesamtmenge überschreiten.

Die "Augen, Gehirn und Muskeln" der Fahrzeuge

Mit der Steigerung des Grades der autonomen Fahrzeuge benötigen die Fahrzeuge eine größere Kapazität, um Daten zu sammeln und zu verarbeiten. Dieser Fortschritt erhöht die Komplexität der elektronischen Architektur der Fahrzeuge und treibt die Halbleiterkosten für High Performance Computing (HPC) und Advanced Driver Assistance System (ADAS) in die Höhe. Um die Funktionen der autonomen Fahrzeuge zu realisieren, müssen die Fahrzeuge mit mehreren Sensoren und Anschlusschips ausgestattet sein, um die Echtzeitinformationen zu erfassen, mit Rechenchips, um diese Daten zu verarbeiten, und mit elektronischen Steuergeräten (ECU), um mit minimaler Verzögerung zu handeln.

Daher steigen sowohl die Anzahl der installierten Chips als auch der durchschnittliche Preis pro Chip stark an, wenn die Fahrzeuge automatisierter werden, was das Wachstum des Automobilhalbleitermarktes antreibt.

Software-definierte Fahrzeuge ändern die Art und Weise, wie Fahrzeuge funktionieren

Haben Sie jemals neue Funktionen entdeckt, nachdem die Software Ihres Smartphones aktualisiert wurde? Stellen Sie sich nun vor, dass dies auch für Fahrzeuge gelten würde. Software-definierte Fahrzeuge (SDV) können neue Funktionen durch Updates realisieren, ohne dass Hardwareänderungen erforderlich sind.

Mit dem Aufstieg der Software-definierten Fahrzeuge entwickelt sich die Branche hin zu einer regionalen Architektur, bei der ein zentraler Computer verschiedene Bereiche des Fahrzeugs verwaltet. Diese Methode vereinfacht die Verkabelung weiter, reduziert die physikalische Komplexität und verbessert die Stabilität der Software-Updates erheblich.

Diese Architekturveränderung formt auch den Automobilhalbleitermarkt neu. Die Anzahl der elektronischen Steuergeräte (ECU), die früher einzelne Funktionen bearbeiteten, nimmt jetzt ab, während sie gleichzeitig komplexere Rollen übernehmen. Der Schwerpunkt wandert von einzelnen ECU zu leistungsstarken SoC, KI-Beschleunigern und Hochgeschwindigkeits-Speicherchips. Anschlusschips für die Echtzeitdatenübertragung und sichere Mikrocontroller-Einheiten (MCU) für den Software-Schutz werden ebenfalls immer wichtiger.

Die Automobil-SoC werden Prozessoreinheiten wie Grafikprozessoren (GPU) und Bildsignalprozessoren (ISP) integrieren, aber mit der starken Zunahme der Rechenanforderungen und der Entwicklung der Automobilarchitektur hin zur Regionalisierung wird auch die Verwendung von speziellen KI-Beschleunigern zunehmen.

Halbleiterbedarf nach Anwendungen im Jahr 2030

Das Bubble Chart zeigt den geschätzten Halbleiterbedarf für die wichtigsten Anwendungen im Jahr 2030. Die orangene gestrichelte Linie markiert den Mittelwert auf den Achsen und teilt die Anwendungen in vier Quadranten.

Elektrifizierung und Automatisierung

Diese beiden Trends haben einen erheblichen Einfluss auf die Zunahme des Halbleiterbedarfs. Im Hinblick auf das elektrische Antriebssystem betrifft es hauptsächlich Leistungshalbleiter wie Isoliert-Gatter-Bipolartransistoren (IGBT) und Siliziumcarbid-Chips, während die autonome Fahrzeuge hauptsächlich die Advanced Driver Assistance System ECU betreffen. Darüber hinaus wächst die Nachfrage nach Elektromobilitäten und autonomen Fahrzeugen gleichzeitig.

Darüber hinaus wird mit der Weiterentwicklung und Erweiterung der Technologie der autonomen Fahrzeuge und des Trends der Software-definierten Fahrzeuge die Nachfrage nach Halbleitern wie High Performance Computing, Sensoren und Anschlusschips für Fahrzeuge wahrscheinlich zunehmen. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Halbleiter in Bezug auf das Fahrgestell, Infotainment und die Sicherheit der Fahrgäste aktualisiert werden, um die Fahrgastumgebung zu verbessern.

Im Hinblick auf die Fahrgestell und die Verbrennungskraftmaschine wird jedoch aufgrund der geringeren technologischen Innovation und der stagnierenden Marktsize eine allmähliche Abnahme der Marktsize erwartet.