Stratistics MRC에 따르면 세계 WBG 재료 시장은 2024년 3억 2,023만 달러, 2030년에는 7억 4,847만 달러에 달할 것으로 예상되며, 예측 기간 동안 15.2%의 연평균 복합 성장률(CAGR)을 나타낼 것으로 예상됩니다.
광대 역갭(WBG) 반도체는 실리콘과 같은 기존 반도체 재료보다 밴드갭이 넓기 때문에 더 높은 전압, 주파수 및 온도에서 작동할 수 있습니다. 질화갈륨(GaN)과 탄화규소(SiC)가 대표적인 예이며, WBG 소재 시장은 5G 통신, 재생 에너지 시스템, 특히 전기차에서 에너지 효율이 높은 파워 일렉트로닉스에 대한 수요 증가 등의 요인에 의해 주도되고 있습니다. 이러한 소재는 전력 용도에서 더 나은 열 관리, 에너지 손실 감소 및 성능 향상을 가능하게 합니다.
에릭슨에 따르면, 2022년 1분기 5G 계약 건수는 7,000만 건이 증가하여 약 6억 2,000만 건에 달할 것으로 예상됩니다.
에너지 효율이 높은 파워 일렉트로닉스에 대한 수요 증가
광대역갭 재료 시장을 주도하는 주요 요인은 에너지 효율적인 전력전자에 대한 수요가 증가하고 있다는 점입니다. 산업계가 이산화탄소 배출량을 줄이고 에너지 소비를 줄이기 위해 노력하면서 SiC 및 GaN과 같은 WBG 재료는 기존 실리콘 기반 반도체보다 성능이 우수하고 효율적이기 때문에 보다 효과적인 전력 변환 및 관리 솔루션에 대한 요구가 증가하고 있습니다, 파워 일렉트로닉스용도에 이상적입니다. 이러한 재료 덕분에 더 작고, 더 가볍고, 더 효과적인 전력 시스템을 개발할 수 있어 많은 에너지를 절약하고 환경에 미치는 악영향을 줄일 수 있습니다.
광대역갭(WBG) 재료 시장에서 원자재, 특히 실리콘 카바이드(SiC)와 질화갈륨(GaN)과 같은 필수 재료의 부족은 큰 장애물이 되고 있습니다. 이러한 재료는 추출 및 가공이 어렵고, 기존 실리콘보다 덜 일반적입니다. 효율적인 파워 일렉트로닉스 제조를 위해서는 고품질 SiC와 GaN이 필요하지만, 이들 재료는 희소하고 생산이 어려워 제조 비용을 높이고 있습니다. 전기자동차, 5G, 재생에너지 등의 분야에서 WBG 소재의 채택은 이러한 공급 제한으로 인해 지연될 수 있으며, 이로 인해 제조 지연, 비용 상승, 공급망 취약성이 발생할 수 있습니다.
5G와 통신의 발전
GaN은 고주파에서의 뛰어난 성능, 높은 전력 밀도 및 우수한 효율로 인해 5G 기지국, 레이더 시스템 및 RF 전력 증폭기에 적합하며, WBG 재료는 통신 장비가 더 빠르고 안정적인 통신 네트워크에 대한 요구가 증가함에 따라 통신 장비가 더 높은 데이터 처리량, 낮은 지연 및 더 나은 네트워크 커버리지를 관리할 수 있도록 지원합니다. 네트워크 커버리지를 관리할 수 있게 해줍니다. 차세대 통신 인프라의 엄격한 요구 사항을 충족하고 5G 및 그 너머의 광범위한 사용을 촉진하기 위해 GaN은 고온 및 고전압에서 효과적으로 작동해야 합니다.
복잡한 제조 공정
실리콘 카바이드(SiC) 및 질화갈륨(GaN)과 같은 WBG 재료는 특정 방법과 고정밀 기계를 사용하여 제조됩니다. 최고의 장치 성능을 달성하기 위해서는 대규모 고품질 WBG 결정 성장과 정교한 에피택셜 성장 기술의 개발이 필수적이며, WBG 장치의 광범위한 사용은 이러한 복잡한 제조 절차로 인해 제약이 있을 수 있으며, 제조 비용도 상승할 수 있습니다. 그러나 WBG 재료의 잠재력을 완전히 실현하기 위해 지속적인 연구 개발 노력은 제조 공정을 강화하고 비용을 절감하는 데 집중되고 있습니다.
COVID-19의 영향
COVID-19 전염병은 WBG 재료 분야에 공급망 혼란과 생산 지연을 가져왔습니다. 연구 개발 노력은 방해를 받았고, 산업 운영은 각 지역에서 시행된 운영 중단과 제한으로 인해 영향을 받았습니다. 그러나 이 전염병은 또한 고성능 및 에너지 효율적인 솔루션에 대한 수요 증가에 대응하기 위해 WBG 장치와 같은 첨단 기술의 개발을 가속화했습니다. 경제가 회복되고 산업계가 새로운 정상에 적응함에 따라 WBG 재료에 대한 수요가 꾸준히 증가했습니다. 그 배경에는 데이터센터, 재생 가능 에너지 시스템 및 전기자동차의 확장이 있습니다.
예측 기간 동안 실리콘 카바이드(SiC) 부문이 가장 큰 비중을 차지할 것으로 예상됩니다.
SiC(실리콘 카바이드) 부문은 기존 실리콘에 비해 더 높은 전압, 온도 및 주파수에서 작동할 수 있는 능력으로 인해 가장 큰 시장으로 추정되며, SiC는 열전도율이 높고 전력 효율이 높아 산업용 파워 일렉트로닉스, 재생 가능 에너지 시스템, 전기자동차(EV)에 적합합니다. 에 적합합니다. 에너지 손실을 줄이고 충전기, 인버터 및 전력 변환기의 성능을 향상시킬 수 있기 때문에 보다 지속 가능하고 효율적인 운영을 위해 업계 전반에서 SiC를 채택하고 있습니다.
예측 기간 동안 가장 높은 CAGR을 나타낼 것으로 예상되는 자동차 분야
자동차 분야는 하이브리드 및 전기자동차에 대한 수요 증가로 인해 예측 기간 동안 가장 높은 CAGR을 나타낼 것으로 예상되며, SiC의 고온 및 고전압에서의 탁월한 효율성은 차량용 충전기, 배터리 관리 시스템 및 EV 파워트레인 개선에 필수적입니다. 주행거리 연장, 에너지 손실 감소, 전기자동차의 전반적인 효율성 향상 등 WBG 소재는 생산자들이 지속가능성과 에너지 효율에 집중하는 가운데 자동차 부문의 변화하는 요구 사항을 충족시키는 데 매우 중요합니다.
재생 가능 에너지의 사용 증가, 전기자동차(EV) 수요 증가, 급속한 산업화로 인해 아시아태평양은 예측 기간 동안 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 실리콘 카바이드(SiC)와 질화갈륨(GaN)은 중국, 일본, 한국을 포함한 국가에서 전력전자, 전기자동차 인프라, 통신에 널리 사용되고 있습니다. 또한, 친환경 기술 및 에너지 효율을 지원하는 정부 프로그램은 WBG 재료의 사용을 가속화하여 이 지역 시장 확대를 촉진하고 있습니다.
고성능 파워일렉트로닉스, 재생에너지 및 전기자동차(EV)에 대한 수요가 증가함에 따라 북미가 예측 기간 동안 가장 높은 CAGR을 나타낼 것으로 예상됩니다. 5G 통신, 태양광 인버터, EV 파워트레인에서 실리콘 카바이드(SiC)와 질화갈륨(GaN)의 사용이 증가함에 따라 시장이 확대되고 있습니다. 또한 자동차, 통신, 산업용도 등 다양한 산업에 WBG 소재의 통합은 북미의 지속가능성, 에너지 효율에 대한 강조, 친환경 기술에 대한 정부의 인센티브에 의해 뒷받침되고 있습니다.
According to Stratistics MRC, the Global Wide Bandgap Materials Market is accounted for $320.23 million in 2024 and is expected to reach $748.47 million by 2030 growing at a CAGR of 15.2% during the forecast period. Wide Bandgap (WBG) semiconductors may function at greater voltages, frequencies, and temperatures because they have a wider bandgap than traditional semiconductor materials like silicon. Gallium nitride (GaN) and silicon carbide (SiC) are important examples. The market for WBG materials is driven by factors such as 5G telecommunications, renewable energy systems, and the increasing need for energy-efficient power electronics, particularly in EVs. Better thermal management, decreased energy loss, and increased performance are made possible by these materials in power applications.
According to Ericsson, the number of 5G subscriptions increased by 70 million during the first quarter of 2022, reaching about 620 million.
Increasing demand for energy-efficient power electronics
A key factor propelling the market for wide bandgap materials is the growing need for energy-efficient power electronics. More effective power conversion and management solutions are becoming more and more necessary as industries work to cut carbon emissions and consume less energy. WBG materials, such as SiC and GaN, are perfect for power electronics applications because they perform better and are more efficient than conventional silicon-based semiconductors. Smaller, lighter, and more effective power systems can be developed thanks to these materials, which will save a lot of energy and have a less negative effect on the environment.
Limited availability of raw materials
In the Wide Bandgap (WBG) Materials market, a major obstacle is the scarcity of raw materials, especially for essential materials like silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN). These materials are more difficult to extract and process, and they are less common than conventional silicon. The fabrication of efficient power electronics requires high-quality SiC and GaN, but these materials are scarce and difficult to manufacture, which raises production costs. The adoption of WBG materials in sectors including electric vehicles, 5G, and renewable energy may be slowed down by this supply limitation, which might result in manufacturing delays, increased costs, and supply chain vulnerabilities.
Advancements in 5G and telecommunications
GaN is perfect for 5G base stations, radar systems, and RF power amplifiers due to its exceptional performance at high frequencies, high power densities, and great efficiency. WBG materials allow telecom equipment to manage higher data throughput, lower latency, and better network coverage as the need for quicker, more dependable communication networks increases. In order to meet the demanding requirements of next-generation telecommunications infrastructure and promote wider use in 5G and beyond, GaN must be able to function effectively at high temperatures and voltages.
Complex manufacturing processes
WBG materials, like silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN), are made using specific methods and highly accurate machinery. To achieve the best device performance, large-scale, high-quality WBG crystal growth and the development of sophisticated epitaxial growth techniques are crucial. The extensive use of WBG devices may be constrained by these intricate manufacturing procedures, which may also raise production costs. To fully realize the promise of WBG materials, however, continuous research and development efforts are concentrated on enhancing manufacturing processes and cutting expenses.
Covid-19 Impact
The COVID-19 epidemic caused supply chain disruptions and production delays in the wide bandgap materials sector. Research and development efforts were hampered and industrial operations were affected by lockdowns and limitations implemented in different regions. But the epidemic also hastened the development of cutting-edge technologies, such as WBG devices, to meet the growing need for high-performance and energy-efficient solutions. Demand for WBG materials steadily rose as economies recovered and industry adjusted to the new normal. This was due in part to the expansion of data centers, renewable energy systems, and electric vehicles.
The silicon carbide (SiC) segment is expected to be the largest during the forecast period
The silicon carbide (SiC) segment is estimated to be the largest, due to its ability to operate at higher voltages, temperatures, and frequencies compared to traditional silicon. Due to its high thermal conductivity and power efficiency, SiC is perfect for industrial power electronics, renewable energy systems, and electric vehicles (EVs). Its potential to lower energy losses and enhance performance in chargers, inverters, and power converters is also encouraging adoption across industries looking to operate more sustainably and efficiently.
The automotive segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
The automotive segment is anticipated to witness the highest CAGR during the forecast period, due to the rising demand for hybrid and electric automobiles. SiC's exceptional efficiency at high temperatures and voltages is essential for improving on-board chargers, battery management systems, and EV powertrains. It enhances range, lowers energy loss, and boosts electric cars' overall efficiency. WBG materials are crucial for satisfying the changing demands of the automobile sector as producers concentrate on sustainability and energy efficiency.
Asia Pacific is expected to have the largest market share during the forecast period due to increasing use of renewable energy sources, expanding demand for electric vehicles (EVs), and fast industrialization. Silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) are widely used in power electronics, electric vehicle infrastructure, and telecommunications in nations including China, Japan, and South Korea. Furthermore, government programs that support green technology and energy efficiency are speeding up the use of WBG materials, which is propelling the region's market expansion.
North America is projected to witness the highest CAGR over the forecast period, owing to the rising need for high-performance power electronics, renewable energy sources, and electric vehicles (EVs). The market is expanding because to the increasing use of silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) in 5G telecommunications, solar inverters, and EV powertrains. Furthermore, the integration of WBG materials into a variety of industries, such as automotive, telecommunications, and industrial applications, is supported by North America's emphasis on sustainability, energy efficiency, and government incentives for green technologies.
Key players in the market
Some of the key players profiled in the Wide Bandgap Materials Market include Infineon Technologies AG, ON Semiconductor Corporation, STMicroelectronics N.V., Texas Instruments Incorporated, ROHM Semiconductor, NXP Semiconductors N.V., Qorvo, Inc., Schaefer, Inc., General Electric Company (GE), Analog Devices, Inc., Macom Technology Solutions, Applied Materials, Inc., Mitsubishi Electric Corporation, II-VI Incorporated, Toshiba Corporation, Broadcom Inc, Norstel AB, Sumitomo Electric Industries, Ltd., and Samsung Electronics Co., Ltd.
In June 2023, Infineon launched its next-generation 1200V SiC MOSFETs designed to offer higher power efficiency and lower switching losses. These MOSFETs cater to a variety of applications, including electric vehicles (EVs) and renewable energy systems.
In May 2023, STMicroelectronics introduced a new series of Gallium Nitride (GaN) power transistors for high-efficiency power systems, addressing the growing demand for fast-charging infrastructure, 5G, and data centers.
In January 2023, Rohm introduced new 1200V SiC MOSFETs aimed at the electric vehicle (EV) market, delivering superior power density and thermal performance. These devices help enhance the efficiency of EV powertrains and charging stations.