Wzrost i perspektywy rynku urządzeń zasilających z węglika krzemu (SiC).

Urządzenia zasilające z węglika krzemu (SiC) wykorzystują doskonały materiał półprzewodnikowy znany jako SiC, który oferuje kilka znaczących zalet w porównaniu z konwencjonalnymi materiałami krzemowymi.

Korzyści wynikają z przełomowych parametrów technicznych, takich jak praca w wyższych temperaturach i napięciu, zmniejszenie zużycia energii podczas przełączania oraz zwiększenie ogólnej wydajności systemów elektronicznych. Doskonała stabilność termiczna SiC pozwala również na niezawodną pracę w ekstremalnych warunkach, dzięki czemu doskonale nadaje się do zastosowań wymagających dużej mocy.

Urządzenia SiC są różnorodne i obejmują tranzystory bipolarne (BJT), tranzystory polowe (FET) i diody, wszystkie zaprojektowane w celu maksymalizacji unikalnych właściwości materiału SiC.

Urządzenia SiC są coraz częściej stosowane w takich sektorach jak energetyka odnawialna, energoelektronika, motoryzacja i telekomunikacja, gdzie rośnie zapotrzebowanie na rozwiązania o wysokiej wydajności.Szczególnie w przemyśle motoryzacyjnym, w miarę jak pojazdy stają się coraz bardziej zelektryfikowane, rośnie zapotrzebowanie na urządzenia SiC zarządzające energią elektryczną. Na przykład pojazdy wyposażone w elektryczne układy napędowe wymagają zaawansowanych rozwiązań w zakresie zasilania, aby zoptymalizować zasięg jazdy i zwiększyć osiągi pojazdu.

1. Czynniki wzrostu rynku SiC

Różne czynniki napędzają rozwój rynku urządzeń zasilających z węglika krzemu. Po pierwsze, zwiększona świadomość ekologiczna skłania branżę do poszukiwania bardziej wydajnych rozwiązań energetycznych w celu zminimalizowania wpływu na środowisko, co sprawia, że ​​energooszczędne urządzenia SiC są szczególnie atrakcyjne.

Ponadto rozwój branży energii odnawialnej wymaga większej liczby urządzeń zasilających, które mogą wydajnie przetwarzać i przekształcać duże ilości energii, takich jak ogniwa słoneczne i turbiny wiatrowe, które mogłyby znacząco zyskać na zwiększonej wydajności urządzeń SiC.

Rosnąca popularność pojazdów elektrycznych napędza także popyt na komponenty energoelektroniczne. Przewiduje się, że do 2030 r. zarówno pojazdy elektryczne, jak i rynek SiC odnotują znaczny wzrost.Aktualne dane sugerują, że rynek pojazdów elektrycznych będzie rósł w szybkim tempie według złożonej rocznej stopy wzrostu (CAGR) do 2030 r., a wielkość sprzedaży ma osiągnąć 64 miliony sztuk, czyli czterokrotnie więcej niż w 2022 r..

W tak tętniącym życiem otoczeniu rynkowym zapewnienie dostaw komponentów elektrycznych układów napędowych nadążających za szybko rosnącym popytem na pojazdy elektryczne ma kluczowe znaczenie. W porównaniu z tradycyjnymi produktami na bazie krzemu, tranzystory polowe (MOSFET) SiC stosowane w systemach zasilania pojazdów elektrycznych (zwłaszcza w konwerterach), konwerterach DC-DC i ładowarkach pokładowych mogą zapewniać wyższe częstotliwości przełączania.

Ta różnica w wydajności przyczynia się do zwiększenia wydajności, dłuższego zasięgu pojazdu oraz zmniejszenia ogólnych kosztów związanych z pojemnością akumulatorów i zarządzaniem temperaturą. Uczestnicy branży półprzewodników, tacy jak producenci i projektanci oraz operatorzy przemysłu motoryzacyjnego, są postrzegani jako kluczowe siły umożliwiające wykorzystanie rosnących możliwości na rynku pojazdów elektrycznych w celu tworzenia wartości i zdobywania przewagi konkurencyjnej, a także stoją przed poważnymi wyzwaniami w erze elektryfikacji.

2.Kierowcy w branży pojazdów elektrycznych

Obecnie światowy przemysł urządzeń z węglika krzemu reprezentuje rynek o wartości około dwóch miliardów dolarów amerykańskich. Oczekuje się, że do 2030 r. liczba ta wzrośnie do 11–14 miliardów dolarów amerykańskich, przy oczekiwanym CAGR na poziomie 26%. Gwałtowny wzrost sprzedaży pojazdów elektrycznych w połączeniu z preferencją falowników dla materiałów SiC sugeruje, że sektor pojazdów elektrycznych w przyszłości pochłonie 70% zapotrzebowania na urządzenia zasilające SiC. Oczekuje się, że Chiny, ze swoim dużym apetytem na pojazdy elektryczne, będą odpowiadać za około 40% krajowego zapotrzebowania na węglik krzemu w branży produkcji pojazdów elektrycznych.

W szczególności w dziedzinie pojazdów elektrycznych (EV) różnorodność układów napędowych, takich jak pojazdy elektryczne akumulatorowe (BEV), hybrydowe pojazdy elektryczne (HEV) lub hybrydowe pojazdy elektryczne typu plug-in (PHEV), jak również napięcie Poziomy napięcia 400 lub 800 woltów określają zalety i zakres zastosowania SiC. W systemach zasilania pojazdów zasilanych wyłącznie energią elektryczną, działających przy napięciu 800 woltów, częściej stosuje się falowniki oparte na SiC ze względu na dążenie do maksymalnej wydajności.

Przewiduje się, że do 2030 r. modele wyłącznie elektryczne będą stanowić 75% całkowitej produkcji pojazdów elektrycznych, w porównaniu z 50% w 2022 r.. Oczekuje się, że pojazdy HEV i PHEV będą zajmować pozostałe 25% udziału w rynku. Prognozuje się, że w tym czasie stopień penetracji rynku systemów elektroenergetycznych 800 V przekroczy 50%, podczas gdy w 2022 r. odsetek ten wyniósł niecałe 5%.

Jeśli chodzi o konkurencyjną strukturę rynku, kluczowi gracze w dziedzinie SiC preferują model zintegrowany pionowo, co jest trendem wspieranym przez obecną koncentrację rynku.Obecnie około 60%-65% udziału w rynku posiada kilka wiodących firm. Oczekuje się, że do 2030 r. rynek chiński utrzyma wiodącą pozycję w dziedzinie dostaw SiC.

3.Od ery 6-calowej do 8-calowej

Obecnie około 80% płytek SiC w Chinach i ponad 95% urządzeń dostarczają producenci zagraniczni. Integracja pionowa płytek z urządzeniami może osiągnąć wzrost produkcji o 5–10% i poprawę marży zysku o 10–15%.

Obecne przejście polega na przejściu od produkcji płytek 6-calowych do wykorzystania płytek 8-calowych. Oczekuje się, że przyjęcie tego materiału rozpocznie się około 2024 lub 2025 r. i oczekuje się, że do 2030 r. osiągnie wskaźnik penetracji rynku na poziomie 50%. Przewiduje się, że w latach 2024–2025 na rynku amerykańskim rozpocznie się masowa produkcja 8-calowych płytek.

Pomimo początkowo wyższych cen wynikających z niższej wielkości produkcji, oczekuje się, że w ciągu następnej dekady różnice w zakresie 8-calowych płytek wśród głównych producentów będą się zmniejszać dzięki postępowi procesów produkcyjnych i przyjęciu nowych technologii. W związku z tym przewiduje się, że wielkość produkcji płytek 8-calowych szybko wzrośnie, aby sprostać popytowi rynkowemu i konkurencji cenowej, przy jednoczesnym osiągnięciu oszczędności kosztów poprzez przejście na płytki o większych rozmiarach.

Jednak pomimo szerokich perspektyw na przyszłość rynku urządzeń zasilających z węglika krzemu, jego ścieżka wzrostu jest pełna wyzwań i możliwości. Szybki rozwój tego rynku można przypisać światowemu naciskowi na poprawę efektywności energetycznej, postępowi technologicznemu, poprawie wydajności aplikacji oraz rosnącemu znaczeniu przywiązywanemu do zrównoważenia środowiskowego.

4.Wyzwania i możliwości

Trajektoria wzrostu SiC jest napędzana ciągłym wzrostem popytu na pojazdy elektryczne, oferujące bogactwo możliwości w całym łańcuchu wartości. Ta powstająca technologia stopniowo zmienia krajobraz branży energoelektroniki, oferując znaczną przewagę nad tradycyjnymi urządzeniami opartymi na krzemie.

Szybki rozwój pojazdów elektrycznych i kluczowa rola SiC na tym rozwijającym się rynku wywarły głęboki wpływ na wszystkich uczestników całego łańcucha branżowego. Dla tych podmiotów ich pozycja na stale rozwijającym się rynku SiC wymaga uwzględnienia różnych czynników. Dzisiejszy rynek półprzewodników jest bardziej dojrzały i potrafi szybko reagować na dynamikę rynku.

W tych okolicznościach wszystkie firmy w branży mogą odnieść korzyści z ciągłego monitorowania zmian i elastycznego dostosowywania strategii. Pomimo wykładniczego wzrostu rynek SiC nadal stoi przed wyzwaniami, takimi jak wysokie koszty produkcji i złożoność produkcji, które ograniczają jego potencjał zastosowań na dużą skalę. Jednak ciągłe innowacje i inwestycje w badania i rozwój przyczyniają się do redukcji kosztów i zwiększenia dystrybucji urządzeń.

Łańcuch dostaw stanowi kolejne wyzwanie dla SiC, od dostawy urządzeń po produkcję płytek i integrację systemu. Jakiekolwiek powiązanie na tych etapach mogłoby – ze względów geopolitycznych lub związanych z bezpieczeństwem dostaw – wymagać przeprojektowania bardziej elastycznych strategii zamówień publicznych.

Jeśli chodzi o możliwości, wraz z rozwojem nowych technologii, takich jak cyfryzacja, sztuczna inteligencja i Internet rzeczy, zapotrzebowanie rynku na bardziej zaawansowane rozwiązania w zakresie zasilania stale rośnie, a kluczową rolę odgrywają urządzenia zasilające SiC.Ciągły postęp technologii SiC będzie miał szeroki wpływ na wiele sektorów, kształtując przyszłość przemysłu energoelektroniki. Jednocześnie innowacje technologiczne i redukcja kosztów sprawią, że technologia SiC stanie się bardziej dostępna, torując drogę do jej szerszego zastosowania na rynku elektroniki.**