Рынок силовых полупроводниковых ВЧ-устройств — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по технологиям (LDMOS, GaAs, GaN), применению (телекоммуникационная инфраструктура, аэрокосмическая и оборонная промышленность, проводной широкополосный доступ, спутниковая связь, ВЧ-энергетика (автомобильная промышленность), прочее), по регионам и конкуренции 2018–202

Обзор рынка

Глобальный рынок силовых полупроводниковых радиочастотных приборов оценивается в 21,97 млрд долларов США в 2022 году и, как ожидается, будет прогнозировать устойчивый рост в прогнозируемый период с среднегодовым темпом роста 14,02% до 2028 года. Прогнозируется, что рынок станет свидетелем существенного роста в прогнозируемый период из-за растущего спроса на энергию и быстрой урбанизации. Промышленный сектор, особенно в развивающихся странах, стал свидетелем всплеска спроса на распределительные устройства, что объясняется ростом индустриализации. Кроме того, расширение инфраструктуры распределения электроэнергии, растущий акцент на энергоэффективности и процветающий промышленный сектор являются движущими силами роста рынка. Кроме того, растущее внедрение возобновляемых источников энергии еще больше способствовало росту спроса на этот продукт.

Ключевые драйверы рынка

Быстрый рост беспроводной связи

Быстрый рост беспроводной связи является мощной силой, продвигающей глобальный рынок радиочастотных (РЧ) силовых полупроводников к новым высотам. С ростом зависимости общества от беспроводных технологий для подключения, связи и обмена данными, силовые радиочастотные полупроводники стали критически важными компонентами, тем самым стимулируя спрос на них. Одним из основных драйверов этого явления является постоянно растущий потребительский спрос на более быструю и надежную беспроводную связь. Смартфоны, планшеты и другие беспроводные устройства стали неотъемлемой частью современной жизни, и потребители ожидают бесперебойного подключения, высокой скорости передачи данных и низкой задержки. Силовые полупроводники RF, в частности усилители мощности и передатчики, играют ключевую роль в удовлетворении этих ожиданий, позволяя устройствам эффективно передавать сигналы по беспроводным сетям.

Более того, поскольку предприятия и отрасли внедряют цифровую трансформацию, беспроводная связь играет ключевую роль в обеспечении развертывания IoT (Интернета вещей) и промышленной автоматизации. Силовые полупроводники RF имеют жизненно важное значение в этих приложениях, обеспечивая надежные и дальние беспроводные соединения для датчиков, машин и систем управления. Внедрение передовых беспроводных стандартов, таких как 5G, еще больше увеличивает спрос на силовые полупроводники RF. Сети 5G требуют более высоких частот и большей энергоэффективности, что требует разработки инновационных решений в области силовых RF. Усилители мощности RF на основе технологий нитрида галлия (GaN) и карбида кремния (SiC) особенно хорошо подходят для удовлетворения строгих требований инфраструктуры 5G.

Кроме того, силовые полупроводники RF находят широкое применение в новых технологиях, таких как автономные транспортные средства и умные города, где беспроводная связь необходима для подключения транспортного средства ко всему (V2X), управления трафиком и приложений IoT. По мере того, как эти технологии продолжают развиваться, производителям силовых полупроводников RF открываются новые возможности для роста. Подводя итог, можно сказать, что быстрый рост беспроводной связи является ключевым фактором для мирового рынка силовых полупроводников RF. Ненасытный спрос на высокоскоростное беспроводное подключение с малой задержкой в потребительском, промышленном и развивающихся секторах обеспечивает постоянную потребность в усилителях и передатчиках мощности RF. По мере того, как технологии беспроводной связи продолжают развиваться, рынок силовых полупроводников RF Power Semiconductors готов к дальнейшему расширению и стимулированию инноваций в полупроводниковых технологиях для удовлетворения растущих потребностей нашего все более связанного мира.

Развертывание сетей 5G

Развертывание сетей 5G готово стать основным катализатором роста мирового рынка силовых полупроводников RF (радиочастотных). Поскольку мир все больше осваивает пятое поколение беспроводных технологий, спрос на силовые полупроводники RF резко возрос, сыграв ключевую роль в обеспечении высокоскоростной, малозадерживаемой и сверхнадежной связи, обещанной 5G. Одним из основных факторов этого явления является внутренняя природа сетей 5G. В отличие от своих предшественников, сети 5G работают на значительно более высоких частотах, требуя усилителей мощности RF, способных эффективно передавать сигналы в этих частотных диапазонах. Силовые полупроводники RF, такие как устройства на основе нитрида галлия (GaN) и карбида кремния (SiC), находятся на переднем крае этого технологического сдвига, предлагая характеристики производительности, необходимые для инфраструктуры 5G.

Экспоненциальный рост использования данных, обусловленный такими тенденциями, как потоковое видео, IoT (Интернет вещей) и дополненная/виртуальная реальность, еще больше увеличивает спрос на силовые полупроводники RF. Эти устройства являются важными компонентами базовых станций, малых сот и массивных систем MIMO (множественный вход, множественный выход), обеспечивая бесперебойный поток данных в сетях 5G. Влияние 5G выходит за рамки мобильной связи, поскольку оно служит основополагающей технологией для различных отраслей, включая автономные транспортные средства, умные города, здравоохранение и промышленную автоматизацию. Силовые полупроводники RF играют важную роль в обеспечении подключения и обеспечении критически важных приложений в этих секторах. Например, в автономных транспортных средствах они поддерживают связь V2X (Vehicle-to-Everything), повышая безопасность и управление дорожным движением.

Более того, глобальный рынок силовых полупроводниковых радиочастот выигрывает от продолжающегося развития технологии 5G. Поскольку 5G продолжает развиваться, требуя еще более высоких частот и большей эффективности, производители полупроводников должны внедрять инновации и разрабатывать передовые решения в области силовых радиочастот, чтобы соответствовать этим требованиям. Эти постоянные инновации способствуют динамичному и конкурентному рыночному ландшафту. В заключение следует отметить, что развертывание сетей 5G является движущей силой роста мирового рынка силовых радиочастотных полупроводниковых устройств. Его уникальные требования к более высоким частотам, повышенной пропускной способности данных и низкой задержке повысили важность силовых радиочастотных полупроводниковых устройств в телекоммуникационной отрасли и различных других секторах. По мере того как сети 5G расширяются по всему миру и становятся все более распространенными, рынок силовых полупроводников RF готов к устойчивому росту и инновациям.

Основные проблемы рынка

Энергоэффективность

Энергоэффективность является насущной проблемой, которая может помешать росту и конкурентоспособности мирового рынка силовых полупроводников RF (радиочастот). Поскольку спрос на беспроводную связь и высокоскоростную передачу данных продолжает расти, потребность в усилителях и передатчиках мощности RF, которые могут эффективно передавать сигналы, потребляя при этом минимальное количество энергии, становится все более важной. Одной из основных проблем, связанных с энергоэффективностью, является постоянный спрос на более длительный срок службы батарей в портативных и работающих от батарей устройствах. Смартфоны, датчики IoT, носимые устройства и другие беспроводные гаджеты используют для подключения силовые полупроводники RF, и их энергоемкая природа может существенно повлиять на производительность батареи. Неэффективные усилители мощности RF могут быстро разряжать батареи, что приводит к недовольству пользователей и ограничивает практичность этих устройств.

Кроме того, по мере перехода мира к более экологичным и устойчивым технологиям энергопотребление электронных устройств находится под пристальным вниманием. Правительства и регулирующие органы вводят более строгие стандарты энергоэффективности, что может создать проблемы соответствия для производителей силовых полупроводников RF. Разработка энергоэффективных конструкций полупроводников, которые соответствуют этим стандартам и обеспечивают высокую производительность, может быть технически сложной. В телекоммуникационном секторе, особенно при развертывании сетей 5G, энергоэффективность имеет решающее значение. Инфраструктура 5G требует огромного количества усилителей мощности RF для поддержки более высоких скоростей передачи данных и меньшей задержки. Эти усилители должны работать эффективно, чтобы минимизировать потребление энергии и уменьшить тепловыделение. Неэффективность мощности может привести к увеличению эксплуатационных расходов и экологическим проблемам.

Кроме того, энергоэффективность тесно связана с управлением температурой. Во время работы усилителей мощности ВЧ они генерируют тепло, и эффективные решения по охлаждению необходимы для предотвращения перегрева и поддержания надежности. Разработка эффективных механизмов охлаждения может быть сложной и дорогостоящей, что влияет как на энергоэффективность, так и на общую производительность системы. Чтобы решить эти проблемы, производители полупроводников вкладывают значительные средства в исследования и разработки для создания более энергоэффективных решений для полупроводниковых приборов с высокой мощностью. Это включает использование передовых материалов, таких как нитрид галлия (GaN) и карбид кремния (SiC), которые обеспечивают улучшенные характеристики эффективности и производительности. Более того, оптимизация конструкций полупроводников и использование инновационных производственных процессов могут помочь смягчить проблемы энергоэффективности. В заключение следует сказать, что энергоэффективность является важнейшей задачей, которую должен решить глобальный рынок полупроводниковых приборов с высокой мощностью ВЧ, чтобы удовлетворить потребности мира, осознающего важность энергосбережения. Возможность разработки энергоэффективных усилителей и передатчиков мощности ВЧ не только повысит конкурентоспособность производителей, но и будет соответствовать глобальным целям устойчивого развития и ожиданиям клиентов относительно долговечных, экологически чистых беспроводных устройств.

Сбои в цепочке поставок

Сбои в цепочке поставок представляют значительную угрозу для мирового рынка силовых полупроводников ВЧ (радиочастотных), потенциально препятствуя его росту и создавая проблемы для производителей, поставщиков и конечных пользователей. Эти сбои, которые могут быть вызваны различными факторами, могут иметь далеко идущие последствия для доступности, стоимости и надежности силовых полупроводников ВЧ. Одной из основных проблем является растущая сложность и глобализация цепочек поставок полупроводников. Многие компоненты и материалы, используемые в силовых полупроводниках ВЧ, поставляются из сети глобальных поставщиков. Эта взаимосвязанность может усилить влияние сбоев, возникающих в любой части мира. Такие события, как стихийные бедствия, политические конфликты, торговые споры и глобальные пандемии, такие как кризис COVID-19, продемонстрировали уязвимость этих цепочек поставок.

Во время таких сбоев производители часто сталкиваются с трудностями в поиске критически важного сырья, компонентов и оборудования для производства полупроводников. Это может привести к задержкам производства, увеличению производственных затрат и снижению доступности продукции. Задержки в графиках производства могут иметь эффект домино для развертывания силовых полупроводников RF в различных отраслях, включая телекоммуникации, автомобилестроение и бытовую электронику. Кроме того, сбои в цепочке поставок могут создавать неопределенность в ценообразовании и приводить к инфляционному давлению. Производители могут столкнуться с увеличением расходов из-за ускоренной доставки, необходимости привлечения альтернативных поставщиков или внедрения стратегий снижения рисков, все из которых могут повлиять на цену и прибыльность конечного продукта. Конечные пользователи также могут столкнуться с более высокими ценами на продукцию на основе силовых полупроводников RF, что может замедлить темпы внедрения.

Чтобы смягчить влияние сбоев в цепочке поставок, компаниям на рынке силовых полупроводников RF необходимо принять стратегии, которые повышают устойчивость цепочки поставок. Эти стратегии могут включать диверсификацию поставщиков и закупку материалов на местном уровне, когда это возможно, поддержание больших резервных запасов, инвестирование в цифровые технологии цепочки поставок для лучшей прозрачности и гибкости, а также разработку планов действий в чрезвычайных ситуациях для быстрого реагирования на сбои. В заключение следует отметить, что сбои в цепочке поставок являются критической проблемой, которая может помешать глобальному рынку силовых полупроводников RF. Учитывая важную роль силовых полупроводников RF в современных коммуникациях и электронике, производители, поставщики и конечные пользователи должны активно решать эти проблемы, чтобы обеспечить непрерывный рост и стабильность рынка. Устойчивость и адаптивность перед лицом сбоев станут ключевыми факторами в способности отрасли удовлетворять растущий спрос на решения в области силовых полупроводников RF.

Основные тенденции рынка

Внедрение GaN и SiC

Внедрение технологий нитрида галлия (GaN) и карбида кремния (SiC) является преобразующей силой, движущей глобальный рынок силовых полупроводников RF (радиочастотных). Эти передовые полупроводниковые материалы меняют ландшафт усилителей и передатчиков мощности RF, предлагая значительные преимущества с точки зрения производительности, эффективности и миниатюризации.

GaN и SiC известны своими превосходными возможностями обработки мощности, более высокой подвижностью электронов и способностью работать на более высоких частотах по сравнению с традиционными полупроводниками на основе кремния. Эти характеристики делают их идеальными для высокочастотных приложений RF power, которые необходимы в современной беспроводной связи, включая сети 5G. Одним из ключевых факторов принятия GaN и SiC является глобальное развертывание технологии 5G. Сети 5G требуют усилителей мощности RF, которые могут эффективно работать на более высоких частотах, обеспечивая более быструю передачу данных и связь с малой задержкой. Устройства питания GaN и SiC преуспевают в этой области, обеспечивая необходимую плотность мощности и эффективность для соответствия строгим требованиям 5G. По мере ускорения развертывания 5G во всем мире спрос на силовые полупроводники RF на основе GaN и SiC продолжает расти.

Более того, принятие GaN и SiC в конструкции силовых полупроводников RF привело к уменьшению форм-факторов и улучшению тепловых характеристик. Эти материалы позволяют создавать компактные и легкие усилители мощности RF, что делает их хорошо подходящими для приложений, где ограничения пространства имеют решающее значение, например, в автомобильных радиолокационных системах и портативных устройствах связи. Энергоэффективность является еще одним движущим фактором принятия GaN и SiC. Эти материалы позволяют усилителям мощности ВЧ работать с более высокой эффективностью, снижая энергопотребление и тепловыделение. Эта эффективность не только продлевает срок службы батареи портативных устройств, но и соответствует глобальным целям устойчивого развития за счет снижения энергопотребления в беспроводной инфраструктуре.

Более того, GaN и SiC набирают обороты в различных отраслях промышленности за пределами телекоммуникаций, включая аэрокосмическую, автомобильную и промышленную отрасли. Эти отрасли ценят повышенную производительность, надежность и прочность, предлагаемые силовыми полупроводниками GaN и SiC ВЧ, что делает их незаменимыми компонентами в таких приложениях, как спутниковая связь, автомобильные радары и мощное промышленное оборудование. В заключение следует сказать, что принятие технологий GaN и SiC является движущей силой мирового рынка силовых полупроводников ВЧ. Эти материалы предлагают убедительное сочетание высокой производительности, энергоэффективности и миниатюризации, что делает их хорошо подходящими для удовлетворения требований современной беспроводной связи и широкого спектра новых приложений. Поскольку отрасли продолжают использовать эти передовые полупроводниковые материалы, рынок силовых полупроводниковых радиочастотных устройств готов к устойчивому росту и инновациям.

IoT и беспроводная связь

Быстрый рост Интернета вещей (IoT) и растущий спрос на беспроводную связь — две взаимосвязанные тенденции, которые в значительной степени стимулируют глобальный рынок силовых полупроводниковых радиочастотных устройств. Эти тенденции отражают постоянно растущую роль силовых полупроводниковых радиочастот в обеспечении беспроводной связи и подключения в широком спектре устройств и приложений. IoT, характеризующийся подключением повседневных предметов и устройств к Интернету, в значительной степени зависит от беспроводной связи. Силовые полупроводники RF играют решающую роль в обеспечении надежного и дальнего беспроводного подключения для устройств IoT. Будь то устройства для умного дома, промышленные датчики, мониторы для здравоохранения или сельскохозяйственные датчики, усилители и передатчики мощности RF обеспечивают эффективную передачу данных на большие расстояния, подключая эти устройства к централизованным системам данных.

Одним из движущих факторов этой тенденции является необходимость сбора и анализа данных в режиме реального времени. Устройства IoT непрерывно генерируют данные, которые необходимо передавать на облачные серверы или периферийные вычислительные системы для обработки и принятия решений. Радиочастотные силовые полупроводники обеспечивают этот поток данных, гарантируя, что устройства IoT могут бесперебойно взаимодействовать с минимальной задержкой. Более того, растущий спрос на сети 5G, которые обещают более высокую скорость передачи данных и меньшую задержку, еще больше подчеркивает роль радиочастотных силовых полупроводников. Более высокие диапазоны частот, используемые в 5G, требуют усовершенствованных радиочастотных усилителей мощности и передатчиков для эффективной передачи сигналов. Поскольку сети 5G продолжают развертываться по всему миру, ожидается, что спрос на радиочастотные силовые полупроводники резко возрастет, особенно в контексте приложений IoT, которые извлекают выгоду из расширенных возможностей 5G.

Помимо IoT, беспроводная связь является основополагающим требованием в различных отраслях, включая телекоммуникации, автомобилестроение, здравоохранение и бытовую электронику. Радиочастотные силовые полупроводники являются важнейшими компонентами в беспроводной инфраструктуре, мобильных устройствах, автомобильных системах связи, медицинской телеметрии и многом другом. Расширение этих отраслей и постоянно растущий потребительский аппетит к высокоскоростной, надежной беспроводной связи способствуют повышению спроса на решения в области радиочастотной мощности. В заключение следует отметить, что IoT и более широкая тенденция беспроводной связи являются мощными драйверами мирового рынка полупроводниковых приборов для радиочастотной мощности. Поскольку мир становится все более взаимосвязанным и зависимым от беспроводных технологий, полупроводниковые приборы для радиочастотной мощности продолжают играть ключевую роль в обеспечении бесперебойной связи между расширяющимся спектром устройств и приложений. Производители инвестируют в исследования и разработки, чтобы удовлетворить меняющиеся требования этих тенденций, позиционируя полупроводниковые приборы для радиочастотной мощности как незаменимые компоненты нашего подключенного будущего.

Сегментарные данные

Сведения о применении

На рынке доминирует сегмент аэрокосмической и оборонной промышленности. Модернизация оборонного оборудования привела к потребности в мощных полупроводниковых приборах, таких как GaN RF и LDMOS-устройства. Микросхемы, используемые в платах радаров, включают GaN, что обеспечивает эффективную навигацию, облегчает предотвращение столкновений и позволяет управлять воздушным движением в реальном времени.

Усилители мощности RF, используемые в системах радаров, имеют низкую мощность и производительность. Производительность полосы пропускания и эффективность устройств мощности RF существенно выше, и поэтому они используются в радарах, обеспечивая более высокую производительность с точки зрения мощности и дальности действия радара. Это уменьшает количество систем радаров, необходимых для мониторинга того же периметра, тем самым сокращая расходы. Таким образом, спрос на силовые радиочастотные устройства должен вырасти в оборонном секторе в течение прогнозируемого периода.

Более того, растущее внимание Европейского космического агентства (ESA) к более широкому использованию GaN в космических проектах и использованию транзисторов на основе GaN в военном и оборонном секторах поможет рынку радиочастотной мощности набрать обороты в течение прогнозируемого периода.

Региональные данные

Азиатско-Тихоокеанский регион зарекомендовал себя как лидер на мировом рынке силовых радиочастотных полупроводников со значительной долей выручки в 2022 году

Ожидается, что рост производства электромобилей в Азиатско-Тихоокеанском регионе будет стимулировать спрос на радиочастотный GaN, что, в свою очередь, может стимулировать рынок радиочастотной мощности в регионе. Китай является крупнейшим производителем электромобилей. По данным Китайской ассоциации автопроизводителей, в 2018 году было продано 28 081 000 единиц продукции, включая автобусы и коммерческие автомобили.

Последние разработки

• Июнь 2019 г. - NXPSemiconductors NV представила один из самых интегрированных в отрасли портфелей радиочастотных решений для инфраструктуры сотовой связи 5G, промышленных и коммерческих рынков.  Опираясь на свое прочное наследие, революционные НИОКР, производство мирового класса и глобальное присутствие, комплексный набор решений NXP превосходит сегодняшние требования к усилению мощности радиочастот 5G для базовых станций — от MIMO до массивных активных антенных систем на основе MIMO для сотовой связи и диапазонов спектра миллиметровых волн (мм).
• Май 2019 г. — В рамках своей долгосрочной стратегии роста компания Cree, Inc. объявила о том, что инвестирует до 1 млрд долларов США в расширение своих мощностей по производству карбида кремния за счет создания современного автоматизированного предприятия по производству карбида кремния диаметром 200 мм и мегафабрики по производству материалов в своей штаб-квартире в американском кампусе в Дареме, штат Северная Каролина. Это стало крупнейшей на сегодняшний день инвестицией компании в развитие своего бизнеса по производству карбида кремния Wolfspeed и GaN на карбиде кремния. После завершения строительства в 2024 году объекты существенно увеличат возможности компании в области производства материалов из карбида кремния и мощности по изготовлению пластин, что позволит создавать широкозонные полупроводниковые решения, которые позволят осуществить кардинальные технологические сдвиги, происходящие на рынках автомобилестроения, инфраструктуры связи и промышленности.

Ключевые игроки рынка

• Aethercomm Inc.
• Analog Devices Inc.
• Cree Inc.
• M/A-COM Technology Solutions Holdings Inc.
• Mitsubishi Electric Corporation
• NXP Semiconductors NV
• Qorvo Inc.
• Qualcomm Inc.
• Murata Manufacturing Co.Ltd
• STMicroelectronics NV