Fremgangen og udsigterne for Siliciumcarbid (SiC) Power Device Market

Siliciumcarbid (SiC) kraftenheder udnytter et overlegent halvledermateriale kendt som SiC, som tilbyder flere fremtrædende fordele sammenlignet med konventionelle siliciummaterialer.

Fordelene stammer fra dets banebrydende tekniske ydeevne, såsom at arbejde under højere temperaturer og spænding, reducere energiforbruget under omskiftning og forbedre den samlede effektivitet af elektroniske systemer. SiC's fremragende termiske stabilitet gør det også muligt at fungere pålideligt under ekstreme forhold, hvilket gør det velegnet til højeffektapplikationer.

SiC-enheder er forskellige og inkluderer bipolære forbindelsestransistorer (BJT'er), felteffekttransistorer (FET'er) og dioder, alle designet til at maksimere de unikke egenskaber ved SiC-materiale.

SiC-enheder anvendes i stigende grad i sektorer som vedvarende energi, kraftelektronik, bilindustrien og telekommunikation, med en stigende efterspørgsel efter højtydende løsninger.Især i bilindustrien, efterhånden som køretøjer bliver mere elektrificerede, stiger behovet for SiC-enheder, der håndterer elektrisk energi. For eksempel kræver køretøjer udstyret med elektriske fremdriftssystemer avancerede kraftløsninger for at optimere rækkevidden og øge køretøjets ydeevne.

1. SiC-markedsvækstdrivere

Forskellige faktorer driver væksten på markedet for siliciumcarbidkraftenheder. For det første får øget miljøbevidsthed industrierne til at søge mere effektive energiløsninger for at minimere miljøpåvirkningen, hvilket gør energieffektive SiC-enheder særligt tiltalende.

Derudover kræver udvidelsen af ​​industrien for vedvarende energi mere strømudstyr, der effektivt kan håndtere og konvertere store mængder energi, såsom solpanelceller og vindmøller, som kunne drage betydelig fordel af den forbedrede effektivitet af SiC-enheder.

Den stigende popularitet af elektriske køretøjer driver også efterspørgslen efter kraftelektroniske komponenter. I 2030 forventes både elbiler og SiC-markedet at opleve udbredt vækst.Aktuelle data tyder på, at markedet for elbiler vil stige i vejret med en sammensat årlig vækstrate (CAGR) indtil 2030, hvor salgsvolumen forventes at nå 64 millioner enheder, fire gange så stor som i 2022.

I et så pulserende markedsmiljø er det afgørende at sikre, at forsyningen af ​​komponenter til elektriske fremdriftssystem kan holde trit med den hurtigt voksende efterspørgsel efter elektriske køretøjer. Sammenlignet med traditionelle siliciumbaserede produkter kan SiC metal-oxid-halvleder-felteffekttransistorer (MOSFET'er), der anvendes i el-køretøjsstrømsystemer (især konvertere), DC-DC-konvertere og indbyggede opladere tilbyde højere switch-frekvenser.

Denne ydelsesforskel bidrager til øget effektivitet, længere rækkevidde og reduktion af de samlede omkostninger i batterikapacitet og termisk styring. Halvlederindustriens deltagere, såsom producenter og designere, og bilindustriens operatører ses som nøglekræfter i at gribe de voksende muligheder på elbilmarkedet for at skabe værdi og opnå en konkurrencefordel, og de står over for betydelige udfordringer i elektrificeringens æra.

2.Chauffører i elbildomænet

I øjeblikket repræsenterer den globale siliciumcarbidenhedsindustri et marked på cirka to milliarder amerikanske dollars. I 2030 forventes dette tal at stige til mellem 11 og 14 milliarder amerikanske dollars med en forventet CAGR på 26 %. Den eksplosive vækst i salget af elektriske køretøjer, kombineret med inverterens præference for SiC-materialer, tyder på, at elbilssektoren vil absorbere 70% af SiC-kraftenhedsefterspørgslen i fremtiden. Kina, med sin stærke appetit på elektriske køretøjer, forventes at drive omkring 40% af den indenlandske elbilfremstillingsindustris efterspørgsel efter siliciumcarbid.

Især inden for elektriske køretøjer (EV'er), de mange forskellige fremdriftssystemer, såsom batterielektriske køretøjer (BEV'er), hybride elektriske køretøjer (HEV'er) eller plug-in hybride elektriske køretøjer (PHEV'er), såvel som spændingen niveauer på 400 volt eller 800 volt, bestemme fordelene og omfanget af SiC-anvendelse. Rene elektriske køretøjsstrømsystemer, der kører ved 800 volt, er mere tilbøjelige til at anvende SiC-baserede invertere på grund af deres stræben efter maksimal effektivitet.

I 2030 forventes det, at rene elektriske modeller vil tegne sig for 75 % af den samlede el-produktion, op fra 50 % i 2022. HEV'er og PHEV'er forventes at optage de resterende 25% af markedsandelen. På det tidspunkt forventes markedspenetrationen for 800-volts strømsystemer at overstige 50%, mens dette tal var mindre end 5% i 2022.

Med hensyn til konkurrencepræget markedsstruktur har nøgleaktører på SiC-domænet en tendens til at foretrække en vertikalt integreret model, en tendens, der understøttes af den nuværende markedskoncentration.På nuværende tidspunkt kontrolleres ca. 60%-65% af markedsandelen af ​​nogle få førende virksomheder. I 2030 forventes det kinesiske marked at bevare sin førende position på SiC-forsyningsdomænet.

3.Fra 6-tommer til 8-tommer æra

I øjeblikket er omkring 80 % af Kinas SiC-wafere og over 95 % af enhederne leveret af udenlandske producenter. Vertikal integration fra wafers til enheder kan opnå en produktionsstigning på 5%-10% og en forbedring af avancen på 10%-15%.

Den nuværende overgang er skiftet fra at fremstille 6-tommer wafers til at bruge 8-tommer wafers. Indførelsen af ​​dette materiale forventes at begynde omkring 2024 eller 2025 og forventes at opnå en markedspenetration på 50 % i 2030. Det amerikanske marked forventes også at starte masseproduktion af 8-tommer wafers mellem 2024 og 2025.

På trods af oprindeligt højere priser på grund af lavere produktionsvolumener, forventes 8-tommer wafere at se indsnævrede forskelle blandt store producenter i løbet af det næste årti, takket være fremskridt inden for fremstillingsprocesser og indførelse af nye teknologier. Følgelig forventes produktionsmængderne af 8-tommer wafers at stige hurtigt for at imødekomme markedets efterspørgsel og priskonkurrence, samtidig med at der opnås omkostningsbesparelser gennem opgraderingen til større waferstørrelser.

På trods af de brede fremtidsudsigter for markedet for siliciumcarbidkraftenheder er dets vækststi fyldt med udfordringer og muligheder. Den hurtige vækst på dette marked kan tilskrives den globale vægt på at forbedre energieffektiviteten, teknologiske fremskridt, forbedring af applikationsydelsen og den stigende betydning, der lægges på miljømæssig bæredygtighed.

4.Udfordringer og muligheder

SiC's vækstbane er drevet af den konstante stigning i efterspørgslen efter elektriske køretøjer, der tilbyder et væld af muligheder gennem hele værdikæden. Denne nye teknologi omformer gradvist landskabet i kraftelektronikindustrien og kan prale af betydelige fordele i forhold til traditionelle siliciumbaserede enheder.

Den hurtige udbredelse af elektriske køretøjer og SiC's afgørende rolle på dette spirende marked har dybt påvirket alle deltagere i hele industrikæden. For disse enheder kræver deres positionering på det konstant udviklende SiC-marked, at der tages hensyn til forskellige faktorer. Dagens halvledermarked er mere modent med en hurtig reaktionskapacitet på markedsdynamikken.

Under disse omstændigheder kan alle virksomheder i branchen drage fordel af løbende overvågning af ændringer og fleksible strategijusteringer. På trods af den eksponentielle vækst står SiC-markedet stadig over for udfordringer såsom høje produktionsomkostninger og fremstillingskompleksiteter, der begrænser dets potentiale for anvendelse i stor skala. Men løbende innovation og investeringer i forskning og udvikling bidrager til omkostningsreduktion og øget distribution af enheder.

Forsyningskæden udgør en anden udfordring for SiC, fra levering af udstyr til waferproduktion og til systemintegration. Ethvert led i disse faser kan på grund af geopolitiske eller forsyningssikkerhedsmæssige hensyn nødvendiggøre redesign af mere fleksible indkøbsstrategier.

På mulighedsfronten vokser markedets efterspørgsel efter mere avancerede strømløsninger kontinuerligt med fremskridt inden for nye teknologier såsom digitalisering, kunstig intelligens og tingenes internet, hvor SiC-strømenheder spiller en central rolle.Den kontinuerlige udvikling af SiC-teknologien vil have udbredt indflydelse på tværs af flere sektorer og forme fremtiden for kraftelektronikindustrien. Samtidig vil teknologisk innovation og omkostningsreduktion gøre SiC-teknologien mere tilgængelig og bane vejen for dens bredere anvendelse på elektronikmarkedet.**