Welche Tech-Trends 2024 bestimmen werden

Probleme in der Lieferkette, militärische Konflikte, Wirtschaftskrisen, Rohstoffmangel – die Techbranche musste in den letzten Jahren mit vielen Problemen kämpfen. Trotz aller Hindernisse kam die Branche aber nicht zum Stillstand. Vielmehr nutzten die Unternehmen Ressourcen zur Entwicklung und Optimierung, damit sie auch für kommende Trends und Entwicklungen gut aufgestellt sind. Welche das für 2024 sind, haben die Analysten von Trendforce herausgefunden.

Im Jahr 2024 wird die globale Einführung von NTN (Non-Terrestrial Networks) beginnen, wobei kleine kommerzielle Tests den Weg für breitere Anwendungen dieser Technologie ebnen sollen. Es gibt verstärkte Zusammenarbeit zwischen Satellitenbetreibern, Halbleiterfirmen, Telekommunikationsanbietern und Smartphone-Herstellern, um NTN zu entwickeln. Die Schwerpunkte liegen auf mobiler Satellitenkommunikation und der Integration von Satellitenkommunikationsfunktionen in High-End-Smartphones. Dies wird voraussichtlich die Adoption von NTN-Anwendungen im Jahr 2024 vorantreiben. Langfristig haben ISL-Kommunikationstechnologien das Potenzial, globale 6G-Kommunikation mit geringer Latenz zu ermöglichen.

Die Elektrofahrzeug-Batterieindustrie steht vor einer Phase der Terawattstunden-Produktion und sucht nach Batterien mit höherer Sicherheit und Energiedichte. Die aktuellen Lithium-Ionen-Technologien nähern sich jedoch ihren Grenzen, weshalb Automobilhersteller und Batteriehersteller verstärkt in neue Batterietechnologien investieren. Insbesondere Feststoffbatterien sind ein Fokus der Forschung und Entwicklung, da sie eine höhere Energiedichte und Sicherheit bieten. Die Entwicklung und Anwendung dieser Technologien wird voraussichtlich bis 2024 zu bedeutenden Fortschritten in der Elektrofahrzeug-Batterieindustrie führen. Neben Lithium-Ionen-Batterien finden auch alternative Technologien wie Natrium-Ionen-Batterien ihre Nische, die aufgrund ihrer Kosten und begrenzten Reichweite eher für budgetfreundliche Elektrofahrzeuge geeignet sind. Wasserstoff-Brennstoffzellen, obwohl umweltfreundlich, stehen vor Herausforderungen wie niedriger Energieeffizienz und hohen Produktionskosten für Wasserstoff. Sie sind vor allem für schwere Nutzfahrzeuge gedacht und dürften nach 2025 eine breitere kommerzielle Verbreitung finden.

Viele Halbleiterhersteller haben ihre Prozesse in den Foundries von der Produktion von Planartransistoren auf FinFETs umgestellt, wobei diese ab 16 nm beginnen. Nach der Entwicklung des 7-nm-Prozesses und der Einführung der EUV-Lithografie stieß die FinFET-Struktur beim 3-nm-Knoten an ihre physikalischen Grenzen. Seitdem haben sich die beiden führenden Unternehmen für fortschrittliche Fertigungsprozesse auseinanderentwickelt. TSMC setzt die FinFET-Struktur für die Massenproduktion von 3-nm-Produkten im zweiten Halbjahr 22 ein. Samsung hat mit der Einführung der GAAFET-basierten MBCFET-Architektur (Multi-Bridge Channel Field-Effect Transistor) bei 3 nm begonnen. Bei ausgereiften Prozessen über 28 nm konzentrieren sich die Foundries auf die Diversifizierung der Entwicklung von Spezialprozessen und haben Technologieplattformen entwickelt, darunter HV (High Voltage), Analog, Mix-Signal, eNVM, BCD und RF aus Logikprozessen. Diese werden für die Herstellung von Peripherie-ICs wie Power-Management-ICs, Treiber-ICs, Mikrocontrollern (MCU) und RF (Radio Frequency) verwendet.

Die weltweite Automobilindustrie tendiert in Richtung C-A-S-E (Connected, Autonomous, Shared, Electrified), was zu einer starken Nachfrage nach Halbleitern für die Automobilindustrie führt. Als traditionelle Anbieter von Automobilchips bieten IDMs (Integrated Device Manufacturer; Halbleiterhersteller) eine nahezu vollständige Auswahl an verschiedenen Steuergeräten an und haben sich schrittweise von einer traditionellen verteilten Architektur zu Domain Control Unit (DCU) und Zone Control Unit (ZCU) Architekturen entwickelt. Fabless hingegen konzentriert sich weiterhin auf den Bereich High-Performance-Computing für Fahrzeuge und entwickelt bordeigene Telematiksysteme und SoCs für selbstfahrendes Computing. Als Mainstream-Bauteil im Steuergerät hat sich das 23-Bit-MCU durchgesetzt. Bis 2023 soll der Marktwert auf 7,4 Milliarden ansteigen. Mit dem rasanten Anstieg von 800-V-Elektroantriebssystemen für Kraftfahrzeuge, Hochspannungs-Gleichstrom-Ladesäulen und hocheffizienten grünen Rechenzentren sind SiC- und GaN-Leistungskomponenten in eine Phase der schnellen Entwicklung eingetreten. Die Analysten von TrendForce prognostiziert, dass die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des Marktes für SiC- und GaN-Leistungsbauelemente zwischen 2022 und 2026 35 % bzw. 61 % erreichen wird. Autohersteller setzen dabei vor allem auf die SiC-Technologie in den Hauptwechselrichtern, während GaN-Komponenten in Energiespeichern mit mittlerer und hoher Leistung, Rechenzentren, Mikro-Wechselrichter für Haushalte, Kommunikations-Basisstationen und Automobile Verwendung finden. Bis 2023 sollen dann GaN-Stromversorgungskomponenten auf den Markt kommen.

Was DRAM betrifft, so haben sich im Zuge der pandemisch beschleunigten digitalen Transformation von Unternehmen nicht nur die Serverlieferungen stärker auf Rechenzentren konzentriert, sondern auch neue Arten von Speichermodulen, insbesondere auf CXL-Spezifikation basierende Module, herausgebildet. Bei CXL (Compute Express Link) handelt es sich um einen offenen Standard für Hochgeschwindigkeitsverbindungen zwischen CPU und einem Gerät sowie zwischen CPU und Speicher, der für Hochleistungsrechner in Rechenzentren entwickelt wurde. Da die Anzahl der RDIMM-Steckplätze in einem Serversystem begrenzt ist, ermöglicht die Verwendung von CXL dem gesamten Gerät, diese Begrenzung bei der Durchführung von Hochgeschwindigkeitsberechnungen zu umgehen und gleichzeitig die Menge an DRAM zu erhöhen, die vom System genutzt werden kann. Im Jahr 2023 werden nicht nur Server-CPUs wie Intel Sapphire Rapids und AMD Genoa CXL 1.0 unterstützen, sondern auch die DRAM-Module werden DDR5 verwenden. Darüber hinaus werden bestimmte Server-GPUs eine neue Generation von HBM3-Spezifikationen einführen, um KI- und ML-Operationen (Machine Learning) effektiv ausführen zu können. Daher hat sich inmitten der Planungen der Speicherhersteller und zahlreicher xPU-Anbieter allmählich eine neue Speichergeneration herausgebildet, die bis 2023 Marktanteile gewinnen dürfte. Bei NAND-Flash wird sich die Anzahl der gestapelten Schichten im Jahr 2023 erhöhen. In Bezug auf SSD-Übertragungsschnittstellen werden Unternehmens-SSDs mit der Massenproduktion von Intel Sapphire Rapids und AMD Genoa im Jahr 2023 weiter aufgerüstet, um PCIe 5.0-Übertragung zu unterstützen, was die Übertragungsrate um ein Vielfaches auf 32 GT/s erhöht.

Gegenwärtig werden fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) allmählich zu einem Standardmerkmal in neuen Autos. L1/L2 ist in diesem Stadium die primäre Konfigurationsebene auf dem Markt, die etwa 1800 bis 2200 Automobil-MLCCs (Multilayer Ceramic Capacitors) verwendet. Mit der zunehmenden Reife der von Halbleiterherstellern entwickelten ADAS-spezifischen MCUs, Sensor-ICs usw. werden ADAS-Systeme der L3-Ebene zu einem zentralen Upgrade, das von vielen Luxusherstellern für ihre High-End-Automodelle ab 2023 angestrebt wird, was zu einem sprunghaften Anstieg des MLCC-Verbrauchs auf 3000 bis 3500 Einheiten führt. Aber auch Elektrofahrzeuge sind auf MLCCs angewiesen: Der Wechselrichter, das Batteriemanagementsystem und der Gleichstromwandler sind drei Subsysteme, die das Herzstück des Fahrzeugs bilden und etwa 2000 bis 2500 Hochkapazitäts- und Hochtemperatur-MLCCs (X7S/R) aus dem Automobilbereich verwenden.

Die Kosten für eine Reihe von Rohstoffen, die für die Automobilherstellung benötigt werden, sind nach dem Beginn des russisch-ukrainischen Krieges gestiegen. Insbesondere die Materialkosten für Batterien haben sich drastisch erhöht und wurden schnell auf die Listenpreise der Autos umgelegt. In Verbindung mit der seit zwei Jahren andauernden Verknappung von Halbleitern für die Automobilindustrie hat die Stärkung der Widerstandsfähigkeit, Flexibilität und Stabilität der Lieferkette für die Automobilhersteller oberste Priorität erlangt. Die Automobilhersteller hoffen, die Batterielieferkette zu verkürzen, um Brüche in der Lieferkette zu vermeiden. Länder drängen Batteriehersteller zur lokalen Ansiedlung der Batterieproduktion. Da es notwendig ist, wettbewerbsfähige Modelle unter Berücksichtigung von Sicherheit und Leistung zu produzieren, ist die Entwicklung von Batterien unvermeidlich und es wird erwartet, dass sie sich in Richtung Einheit, Diversifizierung und Integration entwickeln. Auf der anderen Seite ist die Nachfrage nach Leistungsbatterien als Herzstück von Elektrofahrzeugen aufgrund des globalen Ziels von Netto-Null-Emissionen rapide gestiegen, was die entsprechenden Unternehmen dazu veranlasst hat, den Kapazitätsausbau zu beschleunigen. Im Jahr 2023 wird die weltweite Produktionskapazität für Batterien die Schwelle von TWh überschreiten und der Produktionswert wird sich auf fast 120 Milliarden US-Dollar belaufen. Gegenwärtig wird die rasche Expansion der Batterie-Industriekette durch den Expansionszyklus der führenden Mineralressourcen wie Lithium, Kobalt und Nickel behindert, was in den letzten Jahren zu steigenden Kosten bei der Herstellung von Batterien führte.

Mit dem allmählichen Ausbau der chinesischen Produktionskapazitäten für flexible AMOLEDs hat die Entwicklung des Marktes für Mobiltelefone allmählich an Einfluss gewonnen. Es wird erwartet, dass chinesische Mobiltelefonhersteller die Verwendung von faltbaren AMOLED-Panels, die von chinesischen Panel-Fabriken bezogen werden, schrittweise ausweiten werden, indem sie eine Strategie der Lokalisierung der Lieferkette verfolgen. Um die massiven flexiblen AMOLED-Produktionskapazitäten zu reduzieren, optimieren die Panelhersteller aggressiv die Kosten. Es wird erwartet, dass AMOLED-Treiber-ICs auf eine RAM-lose Architektur umgestellt werden, um die Kosten zu senken. Ein weiterer mittelgroßer Markt sind Notebooks. Es wird erwartet, dass AMOLED-Notebooks im Jahr 2022 etwa 1,2 % und im Jahr 2023 etwa 1,7 % des gesamten Notebook-Marktes ausmachen werden. Der entscheidende Schlüssel für eine beschleunigte Entwicklung des mittelgroßen Marktes für AMOLED-Panels liegt in Apples Zukunftsplänen für Produkte der iPad- und Macbook-Serie, da Apple begonnen hat, die Verwendung von AMOLED-Panels in Betracht zu ziehen. Die gängigen AMOLED-Panels sind nach wie vor durch die Größe der Produktionslinien begrenzt, die sich derzeit noch in der sechsten Generation befinden und in Bezug auf die Schnittleistung nicht sehr wirtschaftlich sind.

Im Jahr 2022 wird die Gesamtzahl der ausgelieferten Mini-LED-Backlight-Displays bei etwa 16,8 Millionen Stück liegen, was einem Anstieg von 74 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Die Mini-LED-Technologie ist die beste Lösung zur Verbesserung des LCD-Kontrasts. Mini-LED bietet den besten Weg für LCD-Fernseher, um die Spezifikationen zu verbessern und die Produkte zu verjüngen. Es wird geschätzt, dass die Lieferungen von Mini-LED-Fernsehern im Jahr 2023 4,4 Millionen Einheiten erreichen werden, was einem jährlichen Anstieg von etwa 13 % entspricht. Fahrzeugdisplays sind eine weitere Brutstätte für Mini-LED-Hintergrundbeleuchtungsanwendungen. Im Vergleich zu Consumer-Displays haben Automobil-Displays höhere Anforderungen an Helligkeit, Kontrast und Zuverlässigkeit. Die entsprechenden Eigenschaften der Mini-LED-Hintergrundbeleuchtung tragen zur Verbesserung der Fahrsicherheit bei. Im Jahr 2023 werden schätzungsweise 300.000 Mini-LED-Automobil-Displays ausgeliefert werden, was einem jährlichen Anstieg von etwa 50 % entspricht. 2023 ist ein Schlüsselzeitraum für relevante Hersteller, um mit dem Produktdesign und der Verifizierung zu beginnen und eine langfristige Entwicklungsgrundlage für Micro LED Automotive Smart Cockpits und transparente Displays zu schaffen.

Bei der Entwicklung von Smartphones lag der Schwerpunkt bisher auf der Verbesserung der Hardware-Spezifikationen. Da die Innovation in den letzten Jahren jedoch zurückgegangen ist, setzen die Smartphone-Marken verstärkt auf Software-Algorithmen und die Förderung peripherer Dienste wie Partnerschaften mit den Optik-Giganten Zeiss und Leica im Bereich der Video-Algorithmen und der Bereitstellung von Zahlungs- und Video-Streaming-Diensten. Diese Strategie hebt nicht nur die Unterschiede zwischen den Marken hervor, sondern stellt auch eine Win-Win-Situation in Bezug auf die Einnahmen dar, indem sie die peripheren Dienstleistungen erhöht. Mit Blick auf das Jahr 2023 wird erwartet, dass der Anteil der 5G-Smartphones offiziell über 50 % liegen wird. Mit den Fortschritten in der Displaytechnologie wird die Durchdringungsrate von OLED-Klapphandys im Jahr 2022 voraussichtlich 1,1 % erreichen. Faltbare Smartphones können ebenso frischen Wind in den Markt bringen.

Das Metaverse wird Markenhersteller dazu veranlassen, ihre Investitionen in die Entwicklung von AR/VR-Produkten zu beschleunigen und bis 2023 mehr Produkte auf den Markt zu bringen. Gleichzeitig werden die Hersteller auch aktiv verschiedene Metaverse-Anwendungsdienste fördern, um die Nachfrage auf dem AR/VR-Hardwaremarkt durch Plattformdienste anzukurbeln, und dann die virtuelle interaktive Erfahrung nutzen, die von Hardware-Geräten bereitgestellt wird, um die Vorteile von Metaverse-Anwendungen zu verbessern. Auf dem Verbrauchermarkt werden sich die Hersteller auf Anwendungen wie virtuelle Gemeinschaften, Spiele und Live-Streaming virtueller Charaktere (VTuber) konzentrieren, während kommerzielle Fernkonferenzen und Fernunterricht über die Metaverse-Plattform vielfältigere Kommunikations- und Interaktionsfunktionen bieten können als 2D-Video. Daher wird das Metaverse auch die Einführung neuer Displays und optischer Komponenten wie Micro OLED, MiniLED und Pancake-Linsen vorantreiben. Die Bedienung wird sich auch von den ursprünglichen Controller-Konfigurationen hin zu Bilderkennungs- oder Wearable-Device-Anwendungen entwickeln, was zur Installation von mehr Bildsensor- und MEMS-Komponenten führt, um eine natürliche Mensch-Maschine-Schnittstelle durch die Analyse menschlicher Körperdaten zu erreichen. Darüber hinaus werden AR/VR-Anwendungen auch in der intelligenten Fertigung, im intelligenten Transportwesen und in intelligenten Städten eine wichtige Rolle spielen, insbesondere in Anbetracht grüner Industrietrends wie Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung.

Da 5G FWA (Fixed Wireless Access) private und geschäftliche Anwendungen unterstützen kann und größere Bandbreiten und geringere Latenzzeiten bietet, ist es zu einer Alternative zu festen Breitbandverbindungen geworden. Derzeit haben 83 Betreiber in mehr als 45 Ländern und Regionen weltweit 3GPP-konforme 5G-FWA-Dienste eingeführt. FWA-Betreiber müssen Daten zu den geringstmöglichen Gesamtbetriebskosten (TCO) bereitstellen und gleichzeitig die Netzkonnektivität und die künftige Entwicklung des gesamten breiten Ökosystems sicherstellen. Im Jahr 2023 haben Betreiber auf der ganzen Welt in die Entwicklung des Breitbandausbaus investiert. Außerdem sehen die Regulierungsbehörden in drahtlosen Verbindungen eine Alternative zu kabelgebundenen Verbindungen. Die Betreiber erwägen auch, den Einsatz von FWA-Diensten zu erweitern, die Bereitstellung von Breitband-Internetdiensten zu beschleunigen und die Übertragungsraten durch drahtlose Kommunikationstechnologie zu verbessern. Die Bereitstellung von 5G-FWA-Diensten ist mit einer kürzeren Markteinführungszeit und geringeren Kosten verbunden.