Το κύμα και οι προοπτικές της αγοράς συσκευών ισχύος από καρβίδιο του πυριτίου (SiC).

Οι συσκευές ισχύος από καρβίδιο του πυριτίου (SiC) αξιοποιούν ένα ανώτερο ημιαγωγικό υλικό γνωστό ως SiC, το οποίο προσφέρει πολλά σημαντικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τα συμβατικά υλικά πυριτίου.

Τα οφέλη προέρχονται από την πρωτοποριακή τεχνική του απόδοση, όπως η εργασία σε υψηλότερες θερμοκρασίες και τάση, η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας κατά τη μεταγωγή και η βελτίωση της συνολικής απόδοσης των ηλεκτρονικών συστημάτων. Η εξαιρετική θερμική σταθερότητα του SiC του επιτρέπει επίσης να λειτουργεί αξιόπιστα σε ακραίες συνθήκες, καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής ισχύος.

Οι συσκευές SiC είναι ποικίλες και περιλαμβάνουν διπολικά τρανζίστορ διακλάδωσης (BJT), τρανζίστορ εφέ πεδίου (FET) και διόδους, όλα σχεδιασμένα για να μεγιστοποιούν τα μοναδικά χαρακτηριστικά του υλικού SiC.

Οι συσκευές SiC εφαρμόζονται όλο και περισσότερο σε τομείς όπως οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, τα ηλεκτρονικά ισχύος, η αυτοκινητοβιομηχανία και οι τηλεπικοινωνίες, με αυξανόμενη ζήτηση για λύσεις υψηλής απόδοσης.Ειδικά στην αυτοκινητοβιομηχανία, καθώς τα οχήματα ηλεκτρίζονται, αυξάνεται η ανάγκη για συσκευές SiC που διαχειρίζονται την ηλεκτρική ενέργεια. Για παράδειγμα, τα οχήματα που είναι εξοπλισμένα με συστήματα ηλεκτρικής πρόωσης απαιτούν προηγμένες λύσεις ισχύος για τη βελτιστοποίηση της εμβέλειας οδήγησης και την ενίσχυση της απόδοσης του οχήματος.

1. Οδηγοί ανάπτυξης της αγοράς SiC

Διάφοροι παράγοντες οδηγούν την ανάπτυξη της αγοράς συσκευών ισχύος από καρβίδιο του πυριτίου. Πρώτον, η ενισχυμένη περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση ωθεί τις βιομηχανίες να αναζητήσουν πιο αποτελεσματικές ενεργειακές λύσεις για την ελαχιστοποίηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, καθιστώντας τις ενεργειακά αποδοτικές συσκευές SiC ιδιαίτερα ελκυστικές.

Επιπλέον, η επέκταση της βιομηχανίας ανανεώσιμων πηγών ενέργειας απαιτεί περισσότερο εξοπλισμό ισχύος που μπορεί να χειριστεί και να μετατρέψει αποτελεσματικά μεγάλες ποσότητες ενέργειας, όπως ηλιακά πάνελ και ανεμογεννήτριες, που θα μπορούσαν να ωφεληθούν σημαντικά από τη βελτιωμένη απόδοση των συσκευών SiC.

Η αυξανόμενη δημοτικότητα των ηλεκτρικών οχημάτων οδηγεί επίσης τη ζήτηση για ηλεκτρονικά εξαρτήματα ισχύος. Μέχρι το 2030, τόσο τα ηλεκτρικά οχήματα όσο και η αγορά SiC αναμένεται να γνωρίσουν ευρεία ανάπτυξη.Τα τρέχοντα δεδομένα υποδηλώνουν ότι η αγορά ηλεκτρικών οχημάτων θα εκτοξευθεί με σύνθετο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης (CAGR) μέχρι το 2030, με τον όγκο πωλήσεων να αναμένεται να φθάσει τα 64 εκατομμύρια μονάδες, τετραπλάσιο από το 2022.

Σε ένα τόσο ζωντανό περιβάλλον αγοράς, είναι ζωτικής σημασίας να διασφαλιστεί ότι η προμήθεια εξαρτημάτων του συστήματος ηλεκτρικής πρόωσης μπορεί να συμβαδίζει με την ταχέως αυξανόμενη ζήτηση για ηλεκτρικά οχήματα. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά προϊόντα με βάση το πυρίτιο, τα τρανζίστορ πεδίου δράσης με οξείδιο μετάλλου SiC (MOSFET) που χρησιμοποιούνται σε συστήματα ισχύος ηλεκτρικών οχημάτων (ειδικά μετατροπείς), μετατροπείς DC-DC και φορτιστές ενσωματωμένου οχήματος μπορούν να προσφέρουν υψηλότερες συχνότητες μεταγωγής.

Αυτή η διαφορά απόδοσης συμβάλλει στην αύξηση της απόδοσης, στη μεγαλύτερη αυτονομία του οχήματος και στη μείωση του συνολικού κόστους στη χωρητικότητα της μπαταρίας και στη διαχείριση θερμότητας. Οι συμμετέχοντες στη βιομηχανία ημιαγωγών, όπως κατασκευαστές και σχεδιαστές, και χειριστές της αυτοκινητοβιομηχανίας θεωρούνται βασικές δυνάμεις για την εκμετάλλευση των αυξανόμενων ευκαιριών στην αγορά ηλεκτρικών οχημάτων για τη δημιουργία αξίας και την απόκτηση ανταγωνιστικού πλεονεκτήματος, και αντιμετωπίζουν σημαντικές προκλήσεις στην εποχή της ηλεκτροκίνησης.

2.Οδηγοί στον τομέα ηλεκτρικών οχημάτων

Επί του παρόντος, η παγκόσμια βιομηχανία συσκευών καρβιδίου του πυριτίου αντιπροσωπεύει μια αγορά περίπου δύο δισεκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ. Μέχρι το 2030, ο αριθμός αυτός αναμένεται να εκτιναχθεί μεταξύ 11 και 14 δισεκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ, με αναμενόμενο CAGR 26%. Η εκρηκτική αύξηση στις πωλήσεις ηλεκτρικών οχημάτων, σε συνδυασμό με την προτίμηση του μετατροπέα για υλικά SiC, υποδηλώνει ότι ο κλάδος των ηλεκτρικών οχημάτων θα απορροφήσει το 70% της ζήτησης συσκευών ισχύος SiC στο μέλλον. Η Κίνα, με την έντονη όρεξη της για ηλεκτρικά οχήματα, αναμένεται να οδηγήσει περίπου το 40% της ζήτησης καρβιδίου του πυριτίου της εγχώριας βιομηχανίας κατασκευής ηλεκτρικών οχημάτων.

Ειδικότερα, στον τομέα των ηλεκτρικών οχημάτων (EVs), η ποικιλία των συστημάτων πρόωσης, όπως τα ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρία (BEV), τα υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα (HEV) ή τα υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα με σύνδεση (PHEVs), καθώς και η τάση επίπεδα 400 βολτ ή 800 βολτ, καθορίζουν τα πλεονεκτήματα και την έκταση εφαρμογής του SiC. Τα αμιγώς ηλεκτρικά συστήματα ηλεκτρικών οχημάτων που λειτουργούν στα 800 volt είναι πιο πιθανό να υιοθετήσουν μετατροπείς που βασίζονται σε SiC λόγω της επιδίωξής τους για μέγιστη απόδοση.

Μέχρι το 2030, αναμένεται ότι τα αμιγώς ηλεκτρικά μοντέλα θα αντιπροσωπεύουν το 75% της συνολικής παραγωγής EV, από 50% το 2022. Τα HEV και τα PHEV αναμένεται να καταλάβουν το υπόλοιπο 25% του μεριδίου αγοράς. Εκείνη την εποχή, το ποσοστό διείσδυσης στην αγορά συστημάτων ισχύος 800 volt προβλέπεται να ξεπεράσει το 50%, ενώ το ποσοστό αυτό ήταν μικρότερο από 5% το 2022.

Όσον αφορά τη δομή της ανταγωνιστικής αγοράς, οι βασικοί παράγοντες στον τομέα του SiC τείνουν να ευνοούν ένα κάθετα ολοκληρωμένο μοντέλο, μια τάση που υποστηρίζεται από την τρέχουσα συγκέντρωση της αγοράς.Επί του παρόντος, περίπου το 60%-65% του μεριδίου αγοράς ελέγχεται από μερικές κορυφαίες εταιρείες. Μέχρι το 2030, η κινεζική αγορά αναμένεται να διατηρήσει την ηγετική της θέση στον τομέα προμήθειας SiC.

3.Από 6-ιντσών έως 8-ιντσών εποχή

Επί του παρόντος, περίπου το 80% των γκοφρετών SiC της Κίνας και πάνω από το 95% των συσκευών παρέχονται από ξένους κατασκευαστές. Η κάθετη ενσωμάτωση από γκοφρέτες σε συσκευές μπορεί να επιτύχει αύξηση παραγωγής 5%-10% και βελτίωση περιθωρίου κέρδους 10%-15%.

Η τρέχουσα μετάβαση είναι η μετατόπιση από την κατασκευή γκοφρετών 6 ιντσών στη χρήση γκοφρετών 8 ιντσών. Η υιοθέτηση αυτού του υλικού αναμένεται να ξεκινήσει γύρω στο 2024 ή το 2025 και αναμένεται να επιτευχθεί ποσοστό διείσδυσης στην αγορά 50% έως το 2030. Η αγορά των Ηνωμένων Πολιτειών προβλέπεται επίσης να ξεκινήσει μαζική παραγωγή γκοφρετών 8 ιντσών μεταξύ 2024 και 2025.

Παρά τις αρχικά υψηλότερες τιμές λόγω των χαμηλότερων όγκων παραγωγής, οι γκοφρέτες 8 ιντσών αναμένεται να μειώσουν τις διαφορές μεταξύ των μεγάλων κατασκευαστών την επόμενη δεκαετία, χάρη στην πρόοδο στις διαδικασίες παραγωγής και στην υιοθέτηση νέων τεχνολογιών. Κατά συνέπεια, οι όγκοι παραγωγής γκοφρετών 8 ιντσών προβλέπεται να αυξηθούν γρήγορα για να ανταποκριθούν στη ζήτηση της αγοράς και τον ανταγωνισμό τιμών, ενώ παράλληλα θα επιτευχθεί εξοικονόμηση κόστους μέσω της αναβάθμισης σε μεγαλύτερα μεγέθη γκοφρέτας.

Ωστόσο, παρά τις ευρείες προοπτικές για το μέλλον της αγοράς συσκευών ισχύος από καρβίδιο του πυριτίου, η αναπτυξιακή της πορεία είναι γεμάτη προκλήσεις και ευκαιρίες. Η ταχεία ανάπτυξη αυτής της αγοράς αποδίδεται στην παγκόσμια έμφαση στη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης, στην τεχνολογική πρόοδο, στη βελτίωση της απόδοσης των εφαρμογών και στην αυξανόμενη σημασία που δίνεται στην περιβαλλοντική βιωσιμότητα.

4.Προκλήσεις και Ευκαιρίες

Η αναπτυξιακή τροχιά του SiC τροφοδοτείται από τη συνεχή αύξηση της ζήτησης για ηλεκτρικά οχήματα, προσφέροντας πληθώρα ευκαιριών σε ολόκληρη την αλυσίδα αξίας. Αυτή η αναδυόμενη τεχνολογία αναδιαμορφώνει σταδιακά το τοπίο της βιομηχανίας ηλεκτρονικών ισχύος, με σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις παραδοσιακές συσκευές με βάση το πυρίτιο.

Η ταχεία εξάπλωση των ηλεκτρικών οχημάτων και ο κρίσιμος ρόλος του SiC σε αυτήν την αναπτυσσόμενη αγορά έχουν επηρεάσει βαθιά όλους τους συμμετέχοντες σε ολόκληρη την αλυσίδα της βιομηχανίας. Για αυτές τις οντότητες, η τοποθέτησή τους στην συνεχώς εξελισσόμενη αγορά SiC απαιτεί την εξέταση διαφόρων παραγόντων. Η σημερινή αγορά ημιαγωγών είναι πιο ώριμη, με ικανότητα ταχείας απόκρισης στη δυναμική της αγοράς.

Υπό αυτές τις συνθήκες, όλες οι εταιρείες του κλάδου μπορούν να επωφεληθούν από τη συνεχή παρακολούθηση των αλλαγών και τις ευέλικτες προσαρμογές στρατηγικής. Παρά την εκθετική ανάπτυξη, η αγορά SiC εξακολουθεί να αντιμετωπίζει προκλήσεις όπως το υψηλό κόστος παραγωγής και οι κατασκευαστικές πολυπλοκότητες που περιορίζουν τις δυνατότητές της για μεγάλης κλίμακας εφαρμογή. Ωστόσο, η συνεχιζόμενη καινοτομία και οι επενδύσεις στην έρευνα και ανάπτυξη συμβάλλουν στη μείωση του κόστους και στην αύξηση της διανομής συσκευών.

Η αλυσίδα εφοδιασμού παρουσιάζει μια άλλη πρόκληση για το SiC, από την προμήθεια συσκευών έως την παραγωγή πλακιδίων και την ενοποίηση του συστήματος. Οποιοσδήποτε σύνδεσμος σε αυτά τα στάδια θα μπορούσε, λόγω γεωπολιτικών ή σκοπιμοτήτων ασφάλειας του εφοδιασμού, να απαιτήσει τον επανασχεδιασμό πιο προσαρμόσιμων στρατηγικών προμηθειών.

Στο μέτωπο των ευκαιριών, με την πρόοδο των αναδυόμενων τεχνολογιών όπως η ψηφιοποίηση, η τεχνητή νοημοσύνη και το Διαδίκτυο των Πραγμάτων, η ζήτηση της αγοράς για πιο προηγμένες λύσεις ενέργειας αυξάνεται συνεχώς, με τις συσκευές ισχύος SiC να διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο.Η συνεχής πρόοδος της τεχνολογίας SiC θα ασκήσει ευρεία επιρροή σε πολλούς τομείς, διαμορφώνοντας το μέλλον της βιομηχανίας ηλεκτρονικών ισχύος. Ταυτόχρονα, η τεχνολογική καινοτομία και η μείωση του κόστους θα κάνουν την τεχνολογία SiC πιο προσιτή, ανοίγοντας το δρόμο για την ευρύτερη εφαρμογή της στην αγορά ηλεκτρονικών.**