A szilícium-karbid (SiC) teljesítményeszközök piacának túlfeszültsége és kilátásai

A szilícium-karbid (SiC) erősáramú eszközök a SiC néven ismert kiváló félvezető anyagot használják ki, amely számos kiemelkedő előnnyel rendelkezik a hagyományos szilícium anyagokkal szemben.

Az előnyök az áttörő műszaki teljesítményből fakadnak, mint például a magasabb hőmérsékleten és feszültség alatti munkavégzés, az energiafogyasztás csökkentése a kapcsolás során, valamint az elektronikus rendszerek általános hatékonyságának növelése. A SiC kiváló termikus stabilitása lehetővé teszi, hogy extrém körülmények között is megbízhatóan működjön, így kiválóan alkalmas nagy teljesítményű alkalmazásokhoz.

A SiC eszközök változatosak, és tartalmaznak bipoláris átmenet tranzisztorokat (BJT), terepi tranzisztorokat (FET) és diódákat, amelyek mindegyike a SiC anyag egyedi jellemzőinek maximalizálására szolgál.

A SiC eszközöket egyre gyakrabban alkalmazzák olyan ágazatokban, mint a megújuló energia, a teljesítményelektronika, az autóipar és a telekommunikáció, és egyre nagyobb az igény a nagy teljesítményű megoldások iránt.Különösen az autóiparban, ahogy a járművek egyre villamosabbá válnak, növekszik az elektromos energiát kezelő SiC eszközök iránti igény. Például az elektromos hajtásrendszerrel felszerelt járművek fejlett energiamegoldásokat igényelnek a hatótávolság optimalizálása és a jármű teljesítményének növelése érdekében.

1. A SiC piac növekedésének hajtóereje

A szilícium-karbid erőgépek piacának növekedését különböző tényezők hajtják. Először is, a fokozott környezettudatosság arra készteti az iparágakat, hogy hatékonyabb energiamegoldásokat keressenek a környezeti hatások minimalizálása érdekében, ami különösen vonzóvá teszi az energiahatékony SiC eszközöket.

Ezen túlmenően a megújuló energiaipar terjeszkedéséhez több olyan teljesítményű berendezésre van szükség, amely nagy mennyiségű energiát hatékonyan képes kezelni és átalakítani, mint például a napelemek és a szélturbinák, amelyek jelentősen profitálhatnak a SiC-eszközök jobb hatékonyságából.

Az elektromos járművek növekvő népszerűsége az erősáramú elektronikai alkatrészek iránti keresletet is ösztönzi. Az előrejelzések szerint 2030-ra mind az elektromos járművek, mind a SiC piac széles körű növekedést fog tapasztalni.A jelenlegi adatok azt sugallják, hogy az elektromos járművek piaca 2030-ig egy összetett éves növekedési rátával (CAGR) fog az egekbe szökni, az értékesítési volumen pedig várhatóan eléri a 64 millió darabot, ami négyszerese 2022-nek..

Egy ilyen élénk piaci környezetben kulcsfontosságú, hogy az elektromos meghajtási rendszer alkatrészeinek ellátása lépést tudjon tartani az elektromos járművek iránti gyorsan növekvő kereslettel. A hagyományos szilícium alapú termékekhez képest az elektromos járművek energiaellátó rendszereiben (különösen az átalakítókban), a DC-DC átalakítókban és a fedélzeti töltőkben használt SiC fém-oxid-félvezető térhatású tranzisztorok (MOSFET) magasabb kapcsolási frekvenciát kínálnak.

Ez a teljesítménykülönbség hozzájárul a nagyobb hatékonysághoz, a jármű nagyobb hatótávolságához, valamint az akkumulátorkapacitás és a hőkezelés általános költségeinek csökkenéséhez. A félvezetőipar szereplőit, így a gyártókat és a tervezőket, valamint az autóipari szereplőket kulcsfontosságú erőknek tekintik az elektromos járművek piacán rejlő növekvő lehetőségek megragadásában az értékteremtés és a versenyelőny megszerzése érdekében, és jelentős kihívásokkal néznek szembe a villamosítás korszakában.

2.Sofőrök az elektromos járművek tartományban

Jelenleg a globális szilícium-karbid eszközipar körülbelül kétmilliárd dolláros piacot képvisel. 2030-ra ez a szám várhatóan 11 és 14 milliárd dollár közé fog emelkedni, és a CAGR várhatóan 26%-os lesz.. Az elektromos járművek értékesítésének robbanásszerű növekedése, valamint az inverterek szilícium-karbamid anyagokat preferáló növekedése azt sugallja, hogy a jövőben az elektromos járművek szektora fogja felvenni a szilícium-karbid-energiahordozók keresletének 70%-át. Az elektromos járművek iránt erős étvágyával Kína a hazai elektromos járműgyártó ipar szilícium-karbid iránti keresletének mintegy 40%-át adja majd.

Az elektromos járművek (EV) területén különösen a különféle meghajtórendszerek, mint például az akkumulátoros elektromos járművek (BEV), a hibrid elektromos járművek (HEV) vagy a plug-in hibrid elektromos járművek (PHEV), valamint a feszültség 400 voltos vagy 800 voltos szinten, meghatározza a SiC alkalmazásának előnyeit és mértékét. A 800 V-on működő, tisztán elektromos járművek energiaellátó rendszerei nagyobb valószínűséggel alkalmaznak SiC-alapú invertereket a csúcshatékonyságra való törekvésük miatt.

2030-ra várhatóan a tisztán elektromos modellek adják majd a teljes EV-gyártás 75%-át, szemben a 2022-es 50%-kal.. A HEV-k és a PHEV-k a piaci részesedés fennmaradó 25%-át várhatóan elfoglalják. Akkoriban a 800 voltos villamosenergia-rendszerek piaci elterjedtsége az előrejelzések szerint meghaladja az 50%-ot, míg 2022-ben ez az arány 5% alatt volt.

A versenypiaci struktúra tekintetében a SiC tartomány kulcsszereplői inkább a vertikálisan integrált modellt részesítik előnyben, ezt a tendenciát a jelenlegi piaci koncentráció is támogatja.Jelenleg a piaci részesedés körülbelül 60-65%-át néhány vezető vállalat ellenőrzi. 2030-ra a kínai piac várhatóan megőrzi vezető pozícióját a szilícium-karbid-ellátás területén.

3.6 hüvelykestől 8 hüvelykes korszakig

Jelenleg a kínai SiC lapkák mintegy 80%-át és az eszközök több mint 95%-át külföldi gyártók szállítják. Az ostyáktól az eszközökig történő vertikális integráció 5-10%-os termelésnövekedést és 10-15%-os haszonkulcs-növekedést érhet el.

A jelenlegi átállás a 6 hüvelykes ostyák gyártásáról a 8 hüvelykes ostyák használatára való átállás. Ennek az anyagnak az elfogadása várhatóan 2024 vagy 2025 körül kezdődik, és 2030-ra várhatóan eléri az 50%-os piaci penetrációt. Az előrejelzések szerint 2024 és 2025 között az Egyesült Államok piacán is megkezdődik a 8 hüvelykes ostyák tömeggyártása.

Az alacsonyabb gyártási mennyiségek miatti kezdetben magasabb árak ellenére a 8 hüvelykes ostyák esetében a következő évtizedben várhatóan csökkenni fognak az egyenlőtlenségek a főbb gyártók között, köszönhetően a gyártási folyamatok fejlődésének és az új technológiák bevezetésének. Következésképpen a 8 hüvelykes ostyák gyártási mennyisége az előrejelzések szerint gyorsan növekedni fog, hogy megfeleljen a piaci keresletnek és az árversenynek, ugyanakkor költségmegtakarítást érjen el a nagyobb méretű lapkákra való frissítés révén.

A szilícium-karbid erőgépek piacának jövőbeli kilátásai ellenére azonban a növekedési pálya tele van kihívásokkal és lehetőségekkel. A piac gyors növekedése az energiahatékonyság javítására, a technológiai fejlődésre, az alkalmazások teljesítményének javítására és a környezeti fenntarthatóság növekvő fontosságára fektetett globális hangsúlynak tudható be.

4.Kihívások és lehetőségek

A szilícium-karbid növekedési pályáját az elektromos járművek iránti kereslet folyamatos növekedése táplálja, amely rengeteg lehetőséget kínál a teljes értékláncban. Ez a feltörekvő technológia fokozatosan átformálja a teljesítményelektronikai ipar tájképét, és jelentős előnyökkel büszkélkedhet a hagyományos szilícium alapú eszközökkel szemben.

Az elektromos járművek gyors elterjedése és a SiC kulcsfontosságú szerepe ezen a feltörekvő piacon az egész iparági láncon belül minden résztvevőt mélyrehatóan befolyásolt. Ezen entitások számára a folyamatosan fejlődő SiC-piacon belüli pozíciójuk különböző tényezők figyelembevételét teszi szükségessé. A mai félvezetőpiac érettebb, és gyorsan reagál a piaci dinamikára.

Ilyen körülmények között az iparág minden vállalata profitálhat a változások folyamatos nyomon követéséből és a rugalmas stratégia-módosításokból. Az exponenciális növekedés ellenére a szilícium-karbid-piac továbbra is olyan kihívásokkal néz szembe, mint a magas gyártási költségek és a gyártási bonyolultság, amelyek korlátozzák a nagyszabású alkalmazási lehetőségeket. A folyamatos innováció, valamint a kutatásba és fejlesztésbe történő befektetés azonban hozzájárul a költségek csökkentéséhez és a készülékek nagyobb elosztásához.

Az ellátási lánc újabb kihívást jelent a SiC számára, az eszközellátástól a lapkagyártásig és a rendszerintegrációig. Geopolitikai vagy ellátásbiztonsági megfontolások miatt bármilyen kapcsolat ezekben a szakaszokban alkalmazkodóbb beszerzési stratégiák újratervezését teheti szükségessé.

A lehetőségek terén a feltörekvő technológiák, például a digitalizáció, a mesterséges intelligencia és a tárgyak internete fejlődésével folyamatosan nő a fejlettebb energiamegoldások iránti piaci kereslet, amelyben a SiC áramellátó eszközök játszanak kulcsszerepet.A SiC technológia folyamatos fejlődése számos ágazatra kiterjedő befolyást fog gyakorolni, alakítva a teljesítményelektronikai ipar jövőjét. A technológiai innováció és a költségcsökkentés egyúttal elérhetőbbé teszi a SiC technológiát, megnyitva az utat szélesebb körű alkalmazásához az elektronikai piacon..**