Зростання та перспективи ринку пристроїв живлення з карбіду кремнію (SiC).

Пристрої живлення з карбіду кремнію (SiC) використовують чудовий напівпровідниковий матеріал, відомий як SiC, який пропонує кілька помітних переваг порівняно зі звичайними кремнієвими матеріалами.

Переваги випливають із його проривних технічних характеристик, таких як робота за високих температур і напруги, зниження споживання енергії під час перемикання та підвищення загальної ефективності електронних систем. Чудова термічна стабільність SiC також дозволяє йому надійно працювати в екстремальних умовах, що робить його добре придатним для застосування з високою потужністю.

Пристрої SiC різноманітні та включають біполярні транзистори (BJT), польові транзистори (FET) і діоди, усі вони розроблені для максимального використання унікальних характеристик матеріалу SiC.

Пристрої з SiC все частіше застосовуються в таких секторах, як відновлювана енергетика, силова електроніка, автомобільна промисловість і телекомунікації, де зростає попит на високопродуктивні рішення.Особливо в автомобільній промисловості, оскільки транспортні засоби стають більш електрифікованими, зростає потреба в пристроях SiC, які керують електричною енергією. Наприклад, транспортні засоби, обладнані електричними силовими установками, вимагають передових рішень для забезпечення потужності для оптимізації запасу ходу та підвищення продуктивності автомобіля.

1. Драйвери зростання ринку SiC

Різні фактори сприяють зростанню ринку силових пристроїв з карбіду кремнію. По-перше, підвищена екологічна обізнаність спонукає промисловість шукати більш ефективні енергетичні рішення для мінімізації впливу на навколишнє середовище, що робить енергоефективні пристрої з SiC особливо привабливими.

Крім того, розширення індустрії відновлюваної енергетики вимагає більшої кількості енергетичного обладнання, яке може ефективно обробляти та перетворювати великі обсяги енергії, наприклад, сонячні батареї та вітряні турбіни, які можуть значно виграти від покращеної ефективності пристроїв із SiC.

Зростаюча популярність електромобілів також стимулює попит на силові електронні компоненти. Очікується, що до 2030 року як електричні транспортні засоби, так і ринок SiC зазнають широкого зростання.Поточні дані свідчать про те, що ринок електромобілів різко зросте за середньорічним темпом зростання (CAGR) до 2030 року, а обсяг продажів, як очікується, досягне 64 мільйонів одиниць, що вчетверо перевищує показник 2022 року..

У такому жвавому ринковому середовищі надзвичайно важливо забезпечити постачання компонентів електричної силової системи, щоб йти в ногу зі швидко зростаючим попитом на електромобілі. Порівняно з традиційними виробами на основі кремнію польові транзистори (MOSFET) SiC, що використовуються в системах живлення електромобілів (особливо перетворювачах), перетворювачах постійного струму та бортових зарядних пристроях, можуть запропонувати вищі частоти перемикання.

Ця різниця в продуктивності сприяє підвищенню ефективності, збільшенню запасу ходу автомобіля та зниженню загальних витрат на ємність акумулятора та керування температурою. Учасники напівпровідникової промисловості, такі як виробники та дизайнери, а також оператори автомобільної промисловості, вважаються ключовими силами, які використовують зростаючі можливості на ринку електромобілів для створення вартості та отримання конкурентної переваги, і вони стикаються зі значними проблемами в епоху електрифікації.

2.Водії в області електромобілів

В даний час глобальна індустрія пристроїв з карбіду кремнію становить приблизно два мільярди доларів США. Очікується, що до 2030 року ця цифра зросте до 11-14 мільярдів доларів США з очікуваним CAGR 26%. Стрімке зростання продажів електромобілів у поєднанні з перевагою інверторів SiC-матеріалів свідчить про те, що в майбутньому сектор електромобілів поглинатиме 70% попиту на пристрої з SiC. Очікується, що Китай, з його сильним апетитом до електромобілів, забезпечить близько 40% внутрішнього попиту на карбід кремнію у промисловості виробництва електромобілів.

У сфері електромобілів (EV), зокрема, різноманітність силових систем, таких як електричні транспортні засоби на акумуляторах (BEV), гібридні електричні транспортні засоби (HEV) або гібридні електричні транспортні засоби (PHEV), а також напруга рівні 400 вольт або 800 вольт, визначити переваги та ступінь застосування SiC. Чисто системи живлення електричних транспортних засобів, що працюють при напрузі 800 вольт, з більшою ймовірністю приймуть інвертори на основі SiC через їх прагнення до максимальної ефективності.

Очікується, що до 2030 року чисто електричні моделі становитимуть 75% від загального виробництва електромобілів, порівняно з 50% у 2022 році.. Очікується, що HEV і PHEV займуть решту 25% частки ринку. На той час прогнозується, що рівень проникнення на ринок 800-вольтових систем живлення перевищить 50%, тоді як у 2022 році цей показник становив менше 5%.

З точки зору конкурентної структури ринку, ключові гравці в області SiC, як правило, віддають перевагу вертикально інтегрованій моделі, тенденції, що підтримується поточною концентрацією ринку.Зараз приблизно 60-65% частки ринку контролюється декількома провідними компаніями. Очікується, що до 2030 року китайський ринок збереже лідируючі позиції в сфері поставок SiC.

3.Від 6-дюймової до 8-дюймової ери

В даний час близько 80% китайських пластин SiC і понад 95% пристроїв поставляються іноземними виробниками. Вертикальна інтеграція від пластин до пристроїв може досягти збільшення виробництва на 5%-10% і збільшення прибутку на 10%-15%.

Поточний перехід – це перехід від виробництва 6-дюймових пластин до використання 8-дюймових пластин. Очікується, що впровадження цього матеріалу почнеться приблизно в 2024 або 2025 роках, і очікується, що до 2030 року рівень проникнення на ринок досягне 50%. Також передбачається, що ринок Сполучених Штатів почне масове виробництво 8-дюймових пластин між 2024 і 2025 роками.

Незважаючи на початкові вищі ціни через менші обсяги виробництва, очікується, що протягом наступного десятиліття розбіжності між основними виробниками 8-дюймових пластин зменшаться завдяки прогресу у виробничих процесах і впровадженню нових технологій. Відповідно, очікується, що обсяги виробництва 8-дюймових пластин швидко зростуть, щоб задовольнити ринковий попит і цінову конкуренцію, а також досягти економії витрат завдяки модернізації до більших розмірів пластин.

Однак, незважаючи на широкі перспективи майбутнього ринку силових пристроїв з карбіду кремнію, шлях його зростання сповнений викликів і можливостей. Швидке зростання цього ринку пояснюється глобальним акцентом на підвищенні енергоефективності, технологічним прогресом, покращенням продуктивності додатків і зростаючою важливістю екологічної стійкості.

4.Виклики та можливості

Траєкторія зростання SiC зумовлена ​​безперервним зростанням попиту на електромобілі, що пропонує безліч можливостей у всьому ланцюжку створення вартості. Ця нова технологія поступово змінює ландшафт промисловості силової електроніки, маючи значні переваги перед традиційними пристроями на основі кремнію.

Швидке поширення електромобілів і вирішальна роль SiC на цьому зростаючому ринку глибоко вплинули на всіх учасників у всьому ланцюжку промисловості. Для цих організацій їхнє позиціонування на ринку SiC, що постійно розвивається, вимагає врахування різних факторів. Сучасний ринок напівпровідників є більш зрілим і має здатність швидко реагувати на динаміку ринку.

За цих обставин усі фірми в галузі можуть отримати вигоду від постійного моніторингу змін і гнучкої коригування стратегії. Незважаючи на експоненціальне зростання, ринок SiC все ще стикається з такими проблемами, як високі витрати на виробництво та складність виробництва, що обмежує його потенціал для широкомасштабного застосування. Проте постійні інновації та інвестиції в дослідження та розробки сприяють зниженню витрат і збільшенню поширення пристроїв.

Ланцюжок поставок є ще одним викликом для SiC, від постачання пристроїв до виробництва пластин і системної інтеграції. Будь-який зв’язок на цих етапах може, через геополітичні міркування чи міркування безпеки постачання, викликати необхідність переробки більш адаптованих стратегій закупівель.

Що стосується можливостей, то з розвитком нових технологій, таких як оцифровка, штучний інтелект та Інтернет речей, ринковий попит на більш просунуті рішення для живлення постійно зростає, причому пристрої живлення з SiC відіграють ключову роль.Постійний розвиток технології SiC матиме широкий вплив у багатьох секторах, формуючи майбутнє промисловості силової електроніки. Водночас технологічні інновації та зниження витрат зроблять технологію SiC більш доступною, відкриваючи шлях для її більш широкого застосування на ринку електроніки.**