Der Markt beginnt, Siliziumcarbid mit neuen Augen zu betrachten.

Siliziumcarbid ist plötzlich wieder in Mode.

Wolfspeed, das vor einigen Monaten gerade die Insolvenz angemeldet hatte, hat am 11. September bekannt gegeben, dass seine 200-mm-Siliziumcarbidmaterialprodukte nun kommerziell erhältlich sind, nachdem das Reorganisationsprogramm von einem US-Gericht genehmigt wurde. Zuvor wurden diese Produkte nur wenigen Kunden als Probe geliefert, jetzt sind sie auf dem gesamten Markt verfügbar. Das Unternehmen hat auch 200-mm-Siliziumcarbid-Epitaxiescheiben vorgestellt, die sofort zertifiziert werden können.

Am 15. September hat Hong Seok-joon, Vizepräsident von Samsung und Leiter des Siliziumcarbidgeschäftsteams, erklärt, dass das Unternehmen sich derzeit auf die Entwicklung von 8-Zoll-Siliziumcarbid-Leistungshalbleitern konzentriert. Obwohl kein Zeitplan für die Kommerzialisierung bekannt gegeben wurde, hat er darauf hingewiesen, dass Samsung bemüht ist, die Kommerzialisierung von Siliziumcarbid-Leistungshalbleitern "so bald wie möglich" zu erreichen.

Die Stadtregierung von Busan hat am 17. September bekannt gegeben, dass das neue Hauptquartier und die Produktionsanlagen des EYEQ-Labors in Gijang, Busan, fertiggestellt sind. Laut Berichten wurden 100 Milliarden Won in diese Fabrik investiert, was Südkorea erstmals in die Lage versetzt, die vollständige lokale Produktion von 8-Zoll-SiC-Leistungshalbleitern durchzuführen.

Zur gleichen Zeit haben auch die chinesischen Hersteller von Siliziumcarbid-Produkten Fortschritte erzielt.

Im ersten Halbjahr dieses Jahres befand sich der Siliziumcarbidmarkt noch in der Misere von "Überkapazität" und "Preisverhandlungen". Doch jetzt scheint Siliziumcarbid einen neuen Weg gefunden zu haben und ist auf dem besten Weg zu einer "glänzenden Transformation".

Was ist mit Siliziumcarbid passiert?

Siliziumcarbid: Ein Wendepunkt in diesem Halbjahr

Seit 2025 ist die zentrale Herausforderung für die Siliziumcarbid-Industrie, dass das Wachstum der Lieferung schneller ist als die Nachfrage. Angesichts der aktiven Investitionen globaler Hersteller hat die Produktionskapazität von Siliziumcarbid-Substraten rapide zugenommen. Laut Prognosen von Brancheninstitutionen wird die jährliche weltweite Produktionskapazität von Siliziumcarbid-Substraten 2025 auf 4 Millionen Scheiben ansteigen, während die geschätzte Marktnachfrage im gleichen Zeitraum nur etwa 2,5 Millionen Scheiben beträgt.

Die deutliche Diskrepanz zwischen Angebot und Nachfrage hat direkt zu einem heftigen Preiskampf auf dem Markt geführt. Nehmen wir als Beispiel das gängige 6-Zoll-Siliziumcarbid-Substrat: Der Marktpreis ist 2025 um mehr als 40 % gefallen, und einige Angebote nähern sich bereits der Kostengrenze vieler Hersteller. Dieser Preisrückgang spiegelt die zyklische Anpassung der Branche nach einem früheren schnellen Wachstum wider.

Unter diesen Marktbedingungen sehen sich die betroffenen Unternehmen vor Herausforderungen gestellt. Das Unternehmen Wolfspeed, eines der Branchenführer, ist ein typisches Beispiel. In den letzten Jahren hat das Unternehmen Milliarden von US-Dollar in die Erweiterung seiner Produktionskapazitäten investiert, insbesondere in die Vorausschauende Forschung und Entwicklung der 8-Zoll-Wafertechnologie. Doch aufgrund der verlangsamten Nachfrage nach Elektromobilen auf den Märkten in Europa und den USA, technischen Herausforderungen bei der Verbesserung der Ausbeute von 8-Zoll-Wafern und des heftigen Preiskampfes auf dem Weltmarkt hat das Unternehmen anhaltend unter finanziellen Druck geraten. Im Juni 2025 hat Wolfspeed beim Insolvenzgericht im Süden von Texas in den USA um die Schutzwirkung des Kapitels 11 des US-Insolvenzgesetzes ersucht.

Ähnliche Betriebsschwierigkeiten und strategische Anpassungen von Unternehmen markieren den Beginn einer Phase der Kapazitätsreduzierung und Marktintegration in der Siliziumcarbid-Industrie. Es ist zu erwarten, dass die Überkapazität allmählich abnehmen wird.

Während der traditionelle Anwendungsmarkt in eine Anpassungsphase eintritt, hat das Gebiet der Künstlichen Intelligenz unerwartete neue Chancen für Siliziumcarbid gebracht. Am 5. September wurde berichtet, dass Nvidia in seinem Entwicklungsplan für den neuen Rubin-Prozessor vorsieht, das Zwischensubstratmaterial im CoWoS-Advanced-Packaging-Schritt von Silizium auf Siliziumcarbid zu ändern, um die Leistung zu verbessern. Derzeit lädt TSMC verschiedene Hersteller ein, gemeinsam an der Herstellungstechnologie für Siliziumcarbid-Zwischensubstrate zu arbeiten. Der erste Rubin-GPU von Nvidia wird weiterhin ein Silizium-Zwischensubstrat verwenden, doch laut Unternehmensplan wird Siliziumcarbid spätestens 2027 in das Advanced-Packaging eingeführt werden.

Es wurde auch festgestellt, dass Siliziumcarbid in Datencentern eingesetzt werden kann. Am 20. Mai hat Nvidia bekannt gegeben, dass es als erstes Unternehmen zu einer 800-V-HVDC-Energieversorgungsinfrastruktur für Datencentern übergehen wird und mit Infineon und Navitas zusammenarbeitet, um den Energieverbrauch in Datencentern weiter zu reduzieren. Laut Berichten wird diese Umgestaltung der Energieversorgungsarchitektur die Verwendung einer großen Anzahl von Siliziumcarbid- und Galliumnitridbauelementen erfordern.

Darüber hinaus wird die Anwendung von Siliziumcarbidmaterialien im Bereich der AR-Brillen allmählich von der Märkte entdeckt.

Aber warum Siliziumcarbid?

Advanced Packaging, Datencentren und AR-Brillen

Schauen wir uns zunächst die Anwendung von Siliziumcarbid im Advanced Packaging an.

Mit der stetig steigenden Nachfrage nach Rechenleistung in der Künstlichen Intelligenz und Hochleistungsrechnen steht die Chipentwicklung vor einer ernsten physikalischen Beschränkung: In fortschrittlichen Packaging-Architekturen wie 2,5D können die herkömmlichen Silizium-basierten Zwischenschichten, die die Prozessorkerne mit dem Hochgeschwindigkeits-Speicher verbinden, die doppelten Anforderungen an die Wärmeableitung und Datenübertragung von nächsten Generationen von Chips zunehmend nicht mehr erfüllen.

Wenn die Leistung eines einzelnen Chips auf 1.000 Watt oder mehr steigt, erzeugt er eine enorme Wärmemenge und erfordert eine exzellente Signalintegrität. Dies zwingt die Branche, nach einem Material mit besseren Eigenschaften zu suchen, und hier kommt Siliziumcarbid ins Spiel.

Das wichtigste Merkmal von Siliziumcarbid ist seine hervorragende Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeleitfähigkeit herkömmlicher Silizium-Zwischenschichten beträgt nur etwa 150 W/m·K. Bei hoher Wärmestromdichte ist die Wärmeableitungseffizienz gering, was dazu führt, dass die Kerntemperatur des Chips zu hoch wird und die Leistung abnimmt oder die Langzeitzuverlässigkeit beeinträchtigt wird. Im Gegensatz dazu beträgt die Wärmeleitfähigkeit von einkristallinem Siliziumcarbid bis zu 490 W/m·K, mehr als dreimal so hoch wie die von Siliziummaterialien.

Das bedeutet, dass die Verwendung von Siliziumcarbid als Zwischenschicht diese Komponente von einer passiven Trägerplattform in eine effiziente "Wärmesenke" verwandeln kann. Sie kann die von den Chips erzeugte Wärme schnell und gleichmäßig ableiten, was die Betriebstemperatur signifikant senkt und eine stabile Leistung des Prozessors bei maximaler Leistung gewährleistet.

Neben seiner hervorragenden Wärmeableitungseigenschaft zeigt Siliziumcarbid auch großes Potenzial in elektrischen Eigenschaften und struktureller Gestaltung. Hochfrequenzsignale werden in dichten Schaltungen leicht von parasitären Induktivitäten und Signalkreuzungen beeinträchtigt, was die Datenübertragungsgeschwindigkeit einschränkt. Siliziumcarbidmaterialien verfügen nicht nur über eine gute elektrische Isolierung, sondern ermöglichen auch die Herstellung von Vertikalverbindungen (Via) mit höherem Aspektverhältnis durch fortschrittliche Ätzverfahren.

Diese strukturellen Vorteile ermöglichen es, die internen Verbindungen kürzer und dichter zu gestalten, was die parasitären Induktivitäten, die die Datenübertragungsgeschwindigkeit einschränken, erheblich reduziert und die Signalintegrität gewährleistet. Dies führt schließlich zu einem schnelleren und zuverlässigeren Datenübertragungskanal zwischen Prozessor und Speicher, was für die hohe Datenrate in KI-Anwendungen unerlässlich ist.

Die Wärmeleitfähigkeit und elektrischen Eigenschaften von Siliziumcarbid können auch im Bereich der Energieversorgung von Datencentern genutzt werden. Der zentrale Engpass in der Entwicklung von Datencentern liegt derzeit in dem enormen Energieverbrauch ihrer KI-Server. Die herkömmliche 48-V/54-V-Energieversorgungsarchitektur weist beträchtliche Energieverluste bei der mehrstufigen Spannungswandlung vom Netz zum Chip auf, was zu einer geringen Effizienz und einer hohen Wärmebelastung führt. Um diese Herausforderung zu bewältigen, treibt die Branche eine Umstellung auf eine 800-V-Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC)-Architektur voran, um die Energieversorgungskette zu vereinfachen und die Verluste zu reduzieren.

Hier liegt der Vorteil von Siliziumcarbid in seiner hohen Energieumwandlungseffizienz. Die neue 800-V-Architektur basiert auf Schlüsselkomponenten wie Festkörpertransformatoren (SST) und Hochspannungs-Gleichstromwandlern. In diesen Anwendungen, die Hochfrequenz- und Hochspannungsschalter erfordern, sind die Schaltverluste herkömmlicher Silizium-basierter Bauelemente (z. B. IGBT) sehr hoch. Im Gegensatz dazu sind die Schaltverluste von Siliziumcarbid-MOSFETs um mehr als das 20-fache niedriger, was bedeutet, dass bei jeder Energieumwandlung weniger Energie in Form von Wärme verloren geht. Diese Eigenschaft kann die Gesamtsystemeffizienz von Datencentern von der Schranke bis zum Server um einige Prozentpunkte verbessern und so die beträchtlichen Betriebskosten für Energie sparen.

Zusätzlich kann der Effizienzvorteil von Siliziumcarbid eine höhere Leistungsdichte ermöglichen. Da die internen Verluste von Siliziumcarbid-Bauelementen sehr gering sind, wird die Abwärme stark reduziert, was die Anforderungen an die Wärmeableitungssysteme erheblich verringert. Dadurch können die Größe und das Gewicht von Energieversorgungsmodulen wie Stromversorgern (PSU) signifikant verringert werden, und die Leistungsdichte kann verdoppelt werden. In den kostbaren Datencenter-Schränken bedeutet eine höhere Leistungsdichte, dass mehr KI-Beschleuniger in demselben Raum mit Strom versorgt werden können, was die Effizienz der gesamten Rechenleistungserhöhung direkt verbessert. Darüber hinaus gewährleistet die Hochspannungs- und Hochtemperaturbeständigkeit von Siliziumcarbid die langfristige Stabilität und Zuverlässigkeit des gesamten 800-V-Energieversorgungssystems unter hoher Belastung.

Deshalb gehen viele Siliziumcarbid-Unternehmen davon aus, dass die Festkörpertransformatoren in 800-V-Datencentern bis 2030 einen Markt von etwa 500 Millionen US-Dollar pro Jahr für Siliziumcarbid-Bauelemente schaffen werden. Gleichzeitig werden Festkörpertransformatoren auf Siliziumcarbid-Basis auch in vielen anderen Bereichen wie Ladestationen und Mikrogittern eingesetzt. Laut Schätzungen des britischen CSA Catapult wird der Markt für Festkörpertransformatoren bis 2030 mit einer zweistelligen Jahreswachstumsrate (CAGR) wachsen, und allein in Großbritannien könnten mehr als 500.000 Substationen mit Siliziumcarbid-Festkörpertransformatoren aufgerüstet werden.

Darüber hinaus ist der Bereich der AR-Brillen ein Gebiet, in dem Siliziumcarbid seine Stärken entfalten kann.

Der Markt für AR- (Augmented Reality) Smartbrillen steht derzeit am Rande der breiten Konsumentenmarktdurchdringung, aber seine Entwicklung wird seit langem von einigen zentralen technischen Engpässen behindert: enger Sichtwinkel (FOV), Regenbogenartefakte in den Bildern und Probleme mit der Wärmeentwicklung und kurzer Akkulaufzeit aufgrund des hohen Energieverbrauchs. Die Ursachen dieser Probleme liegen in hohem Maße in den Materialeigenschaften der Kernoptikkomponenten - den Wellenleiterlinsen. Deshalb wendet sich die Branche nun an Siliziumcarbid. Siliziumcarbid hat hervorragende optische Eigenschaften und strukturelle Stabilität. Das Immersionserlebnis von AR-Brillen hängt direkt vom Sichtwinkel ab. Herkömmliche Glas- oder Kunststoffmaterialien haben einen relativ niedrigen Brechungsindex (etwa 1,8 - 2,0), was bedeutet, dass für einen großen Sichtwinkel dicke und schwere Linsen erforderlich sind. Siliziumcarbid hat einen Brechungsindex von 2,6 - 2,7, was es ermöglicht, einen Sichtwinkel von über 70 Grad auf einer dünnen, einlagigen Linse zu erreichen und so das Problem der schweren Geräte von der physikalischen Ebene her zu lösen. Darüber hinaus hat Siliziumcarbid eine außergewöhnlich hohe Härte, die nur von Diamanten übertroffen wird. Dies ermöglicht es, bei der Ätzung von Nanogittern eine sehr hohe strukturelle Genauigkeit zu erreichen und so die Regenbogenartefakte, die durch Materialverformungen oder Fertigungsfehler verursacht werden, zu vermeiden und die Bildqualität erheblich zu verbessern.

Zweitens kann Siliziumcarbid dank seiner hervorragenden Wärmeleitfähigkeit und elektrischen Effizienz die funktionellen Probleme von AR-Brillen lösen. Mikrodisplays wie MicroLED in AR-Geräten müssen für eine ausreichende Sichtbarkeit im Freien eine hohe Helligkeit aufrechterhalten, was jedoch eine große Wärmemenge erzeugt und die Lebensdauer und Stabilität der Komponenten beeinträchtigt. Die Wärmeleitfähigkeit von Siliziumcarbid ist um einhundertfaches höher als die von herkömmlichem Glas, so dass es als effiziente Wärmesenke dienen kann, um die Wärme schnell aus dem Displaykern abzuführen. Darüber hinaus kann die höhere Umwandlungseffizienz von Siliziumcarbid in der Stromversorgungssteuerung dazu beitragen, die Akkulaufzeit zu verlängern und so das Ziel des "rund um die Uhr Tragens" zu unterstützen.

Chinesische Hersteller treten in Aktion

Angesichts dieser vielversprechenden Märkte haben auch die chinesischen Siliziumcarbid-Hersteller entsprechende Schritte unternommen.

Am 17. September hat Lin Zhiqiang, Vorsitzender von Sanan Optoelectronics, auf einer Online-Präsentation der Unternehmensleistungen bekannt gegeben, dass die Micro-LED-Produkte von Sanan Optoelectronics in Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Endkunden an der Optimierung der Lösungen arbeiten und von der technischen Validierung zur kleinen Serienproduktion übergegangen sind.

Laut Angaben ist Hunan Sanan, eine Tochtergesellschaft von Sanan Optoelectronics, eines der wenigen chinesischen Hersteller mit einer vertikal integrierten Siliziumcarbid-Industrie. Die Produktionskette umfasst Kristallzucht, Substratpräparation, Epitaxie, Chipfertigung und Verkapselungstests. Die Produkte werden bereits in Elektromobilen, Photovoltaikanlagen, Ladestationen, KI- und Datencenter-Servern eingesetzt. Derzeit hat Hunan Sanan eine monatliche Produktionskapazität