Silicio karbido (SiC) maitinimo įrenginių rinkos banga ir perspektyvos

Silicio karbido (SiC) galios įrenginiai naudoja aukščiausios kokybės puslaidininkinę medžiagą, žinomą kaip SiC, kuri, palyginti su įprastomis silicio medžiagomis, turi keletą svarbių pranašumų.

Privalumai atsiranda dėl jo pažangių techninių savybių, tokių kaip darbas esant aukštesnei temperatūrai ir įtampai, energijos suvartojimo mažinimas perjungimo metu ir bendro elektroninių sistemų efektyvumo didinimas. Puikus SiC šiluminis stabilumas taip pat leidžia jam patikimai veikti ekstremaliomis sąlygomis, todėl jis puikiai tinka didelės galios reikmėms.

SiC įtaisai yra įvairūs ir apima dvipolius jungties tranzistorius (BJT), lauko efekto tranzistorius (FET) ir diodus, kurie visi sukurti taip, kad maksimaliai padidintų unikalias SiC medžiagos savybes.

SiC įrenginiai vis dažniau taikomi tokiuose sektoriuose kaip atsinaujinanti energija, galios elektronika, automobiliai ir telekomunikacijos, augant didelio našumo sprendimų paklausai.Ypač automobilių pramonėje, kai transporto priemonės tampa vis elektrifikuotos, didėja elektros energiją valdančių SiC įrenginių poreikis. Pavyzdžiui, transporto priemonėms, kuriose sumontuotos elektrinės varymo sistemos, reikalingi pažangūs galios sprendimai, siekiant optimizuoti važiavimo atstumą ir padidinti transporto priemonės našumą.

1. SiC rinkos augimo varikliai

Silicio karbido galios įrenginių rinkos augimą skatina įvairūs veiksniai. Pirma, didesnis aplinkosauginis sąmoningumas skatina pramonės įmones ieškoti efektyvesnių energijos sprendimų, kad būtų sumažintas poveikis aplinkai, todėl energiją taupantys SiC įrenginiai yra ypač patrauklūs.

Be to, plečiant atsinaujinančios energijos pramonę reikia daugiau galios įrangos, kuri gali efektyviai apdoroti ir konvertuoti didelius energijos kiekius, pavyzdžiui, saulės baterijų elementų ir vėjo turbinų, kuriai galėtų būti labai naudinga pagerinti SiC įrenginių efektyvumą.

Didėjantis elektrinių transporto priemonių populiarumas taip pat skatina galingų elektroninių komponentų paklausą. Prognozuojama, kad iki 2030 m. tiek elektromobilių, tiek SiC rinka išaugs plačiai.Dabartiniai duomenys rodo, kad elektromobilių rinka iki 2030 m. sparčiai padidės sudėtingu metiniu augimo tempu (CAGR), o pardavimų apimtis sieks 64 mln. vienetų, keturis kartus daugiau nei 2022 m..

Tokioje gyvybingoje rinkos aplinkoje labai svarbu užtikrinti, kad elektros varomosios sistemos komponentų tiekimas neatsiliktų nuo sparčiai augančios elektromobilių paklausos. Palyginti su tradiciniais silicio gaminiais, SiC metalo oksido puslaidininkiniai lauko efekto tranzistoriai (MOSFET), naudojami elektromobilių maitinimo sistemose (ypač keitikliuose), nuolatinės srovės-DC keitikliuose ir įtaisytuose įkrovikliuose gali pasiūlyti didesnį perjungimo dažnį.

Šis našumo skirtumas prisideda prie didesnio efektyvumo, ilgesnio transporto priemonės nuotolio ir bendrų baterijos talpos bei šilumos valdymo sąnaudų mažinimo. Puslaidininkių pramonės dalyviai, tokie kaip gamintojai ir dizaineriai, ir automobilių pramonės operatoriai yra laikomi pagrindinėmis jėgomis pasinaudojant augančiomis galimybėmis elektromobilių rinkoje kurti vertę ir įgyti konkurencinį pranašumą, o elektrifikacijos eroje jie susiduria su dideliais iššūkiais.

2.Vairuotojai elektrinių transporto priemonių srityje

Šiuo metu pasaulinė silicio karbido prietaisų pramonė sudaro apie dviejų milijardų JAV dolerių rinką. Tikimasi, kad iki 2030 m. šis skaičius išaugs iki 11–14 milijardų JAV dolerių, o numatoma CAGR sieks 26 proc.. Sparčiai augantis elektromobilių pardavimas kartu su keitiklio pirmenybe SiC medžiagoms rodo, kad elektromobilių sektorius ateityje sunaudos 70 % SiC energijos įrenginių poreikio. Tikimasi, kad Kinija, turinti didelį apetitą elektra varomoms transporto priemonėms, sudarys apie 40% vietinės elektromobilių gamybos pramonės silicio karbido poreikio.

Visų pirma elektra varomų transporto priemonių (EV) srityje – įvairios varomosios sistemos, tokios kaip akumuliatorinės elektrinės transporto priemonės (BEV), hibridinės elektrinės transporto priemonės (HEV) arba įkraunamos hibridinės elektrinės transporto priemonės (PHEV), taip pat įtampa. 400 voltų arba 800 voltų, nustatyti SiC privalumus ir taikymo mastą. Tikėtina, kad grynos elektrinių transporto priemonių maitinimo sistemos, veikiančios 800 voltų įtampa, naudos SiC pagrindu veikiančius keitiklius, nes siekia didžiausio efektyvumo.

Numatoma, kad iki 2030 m. grynai elektriniai modeliai sudarys 75 % visos elektromobilių gamybos, o 2022 m. – 50 %.. Tikimasi, kad HEV ir PHEV užims likusią 25 % rinkos dalies. Prognozuojama, kad tuo metu 800 voltų elektros sistemų skverbtis į rinką viršys 50 proc., o 2022 m. šis rodiklis buvo mažesnis nei 5 proc.

Kalbant apie konkurencinę rinkos struktūrą, pagrindiniai SiC srities veikėjai linkę pirmenybę teikti vertikaliai integruotam modeliui – tai tendencija, kurią palaiko dabartinė rinkos koncentracija.Šiuo metu maždaug 60–65 % rinkos dalies valdo kelios pirmaujančios įmonės. Tikimasi, kad iki 2030 m. Kinijos rinka išlaikys pirmaujančią poziciją SiC tiekimo srityje.

3.Nuo 6 colių iki 8 colių eros

Šiuo metu apie 80% Kinijos SiC plokštelių ir daugiau nei 95% įrenginių tiekia užsienio gamintojai. Vertikali integracija nuo plokštelių į įrenginius gali padidinti gamybą 5–10%, o pelno maržą padidinti 10–15%..

Dabartinis perėjimas yra perėjimas nuo 6 colių plokštelių gamybos prie 8 colių plokštelių naudojimo. Numatoma, kad ši medžiaga prasidės apie 2024 arba 2025 m., o iki 2030 m. ji pasieks 50 % rinkos skverbties. Taip pat numatoma, kad 2024–2025 m. Jungtinių Valstijų rinkoje bus pradėta masinė 8 colių plokštelių gamyba.

Nepaisant iš pradžių aukštesnių kainų dėl mažesnių gamybos apimčių, tikimasi, kad 8 colių plokštelių skirtumai tarp pagrindinių gamintojų per ateinantį dešimtmetį mažės dėl pažangos gamybos procesuose ir naujų technologijų pritaikymo. Todėl prognozuojama, kad 8 colių plokštelių gamybos apimtys sparčiai didės, kad atitiktų rinkos paklausą ir kainų konkurenciją, taip pat sutaupytų sąnaudų atnaujinus plokšteles į didesnius dydžius.

Tačiau nepaisant plačių silicio karbido galios įrenginių rinkos ateities perspektyvų, jos augimo kelias yra kupinas iššūkių ir galimybių. Spartus šios rinkos augimas siejamas su pasauliniu dėmesiu energijos vartojimo efektyvumo didinimui, technologinei pažangai, taikomųjų programų veikimo gerinimui ir didėjančia aplinkos tvarumo svarba.

4.Iššūkiai ir galimybės

SiC augimo trajektoriją skatina nuolat didėjanti elektrinių transporto priemonių paklausa, suteikianti daugybę galimybių visoje vertės grandinėje. Ši nauja technologija palaipsniui keičia galios elektronikos pramonės kraštovaizdį ir gali pasigirti reikšmingais pranašumais prieš tradicinius silicio pagrindu pagamintus įrenginius.

Spartus elektromobilių plitimas ir itin svarbus SiC vaidmuo šioje augančioje rinkoje padarė didelę įtaką visiems dalyviams visoje pramonės grandinėje. Dėl šių subjektų padėties nuolat besivystančioje SiC rinkoje reikia atsižvelgti į įvairius veiksnius. Šiandieninė puslaidininkių rinka yra brandesnė ir greitai reaguoja į rinkos dinamiką.

Tokiomis aplinkybėmis visos pramonės įmonės gali gauti naudos iš nuolatinės pokyčių stebėjimo ir lanksčios strategijos koregavimo. Nepaisant eksponentinio augimo, SiC rinka vis dar susiduria su iššūkiais, tokiais kaip didelės gamybos sąnaudos ir gamybos sudėtingumas, kurie riboja jos didelio masto taikymo galimybes. Tačiau nuolatinės inovacijos ir investicijos į mokslinius tyrimus ir plėtrą padeda sumažinti išlaidas ir padidinti įrenginių platinimą.

Tiekimo grandinė yra dar vienas iššūkis SiC, pradedant įrenginių tiekimu ir baigiant plokštelių gamyba ir sistemos integravimu. Dėl bet kokios sąsajos šiuose etapuose dėl geopolitinių ar tiekimo saugumo priežasčių gali tekti perdaryti labiau pritaikomas viešųjų pirkimų strategijas.

On the opportunity front, with the advancement of emerging technologies such as digitization, artificial intelligence, and the Internet of Things, the market demand for more advanced power solutions is continuously growing, with SiC power devices playing a pivotal role. Nuolatinis SiC technologijos progresas turės didelę įtaką keliuose sektoriuose, formuodamas galios elektronikos pramonės ateitį. Kartu dėl technologinių naujovių ir sąnaudų mažinimo SiC technologija taps labiau prieinama, o tai atvers kelią platesniam jos pritaikymui elektronikos rinkoje..**