Ръстът и перспективите на пазара на захранващи устройства от силициев карбид (SiC).

Захранващите устройства със силициев карбид (SiC) използват превъзходен полупроводников материал, известен като SiC, който предлага няколко забележителни предимства в сравнение с конвенционалните силициеви материали.

Предимствата произтичат от неговите революционни технически характеристики, като работа при по-високи температури и напрежение, намаляване на консумацията на енергия по време на превключване и подобряване на цялостната ефективност на електронните системи. Отличната термична стабилност на SiC също му позволява да работи надеждно при екстремни условия, което го прави много подходящ за приложения с висока мощност.

SiC устройствата са разнообразни и включват биполярни съединителни транзистори (BJT), транзистори с полеви ефекти (FET) и диоди, всички проектирани да увеличат максимално уникалните характеристики на SiC материала.

SiC устройствата се прилагат все повече в сектори като възобновяема енергия, силова електроника, автомобилостроене и телекомуникации, с нарастващо търсене на високопроизводителни решения.Особено в автомобилната индустрия, тъй като превозните средства стават все по-електрифицирани, необходимостта от SiC устройства, които управляват електрическата енергия, нараства. Например, превозните средства, оборудвани с електрически системи за задвижване, изискват усъвършенствани решения за захранване за оптимизиране на обхвата на шофиране и повишаване на производителността на превозното средство.

1. Двигатели за растеж на пазара на SiC

Различни фактори стимулират растежа на пазара на захранващи устройства със силициев карбид. Първо, повишеното екологично съзнание подтиква индустриите да търсят по-ефективни енергийни решения за минимизиране на въздействието върху околната среда, което прави енергийно ефективните SiC устройства особено привлекателни.

Освен това, разширяването на индустрията за възобновяема енергия изисква повече енергийно оборудване, което може ефективно да обработва и преобразува големи количества енергия, като клетки от слънчеви панели и вятърни турбини, които биха могли значително да се възползват от подобрената ефективност на SiC устройствата.

Нарастващата популярност на електрическите превозни средства също стимулира търсенето на силови електронни компоненти. До 2030 г. както електрическите превозни средства, така и пазарът на SiC се очаква да изпитат широк растеж.Настоящите данни сочат, че пазарът на електрически превозни средства ще скочи рязко с комбиниран годишен темп на растеж (CAGR) до 2030 г., като обемът на продажбите се очаква да достигне 64 милиона единици, четири пъти повече от 2022 г..

В такава оживена пазарна среда е от решаващо значение да се гарантира, че доставките на компоненти на електрическата система за задвижване могат да бъдат в крак с бързо нарастващото търсене на електрически превозни средства. В сравнение с традиционните базирани на силиций продукти, SiC метал-оксид-полупроводникови полеви транзистори (MOSFET), използвани в системите за захранване на електрически превозни средства (особено преобразуватели), DC-DC преобразуватели и бордови зарядни устройства, могат да предложат по-високи честоти на превключване.

Тази разлика в производителността допринася за повишена ефективност, по-дълъг пробег на автомобила и намаляване на общите разходи за капацитет на батерията и управление на топлината. Участниците в полупроводниковата индустрия, като производители и дизайнери, както и операторите в автомобилната индустрия, се разглеждат като ключови сили в улавянето на нарастващите възможности на пазара на електрически превозни средства за създаване на стойност и придобиване на конкурентно предимство, и те са изправени пред значителни предизвикателства в ерата на електрификацията.

2.Шофьори в областта на електрическите превозни средства

В момента глобалната индустрия за устройства със силициев карбид представлява пазар от приблизително два милиарда щатски долара. До 2030 г. тази цифра се очаква да нарасне до между 11 и 14 милиарда щатски долара, с очакван CAGR от 26%. Експлозивният ръст на продажбите на електрически превозни средства, съчетан с предпочитанията на инвертора към SiC материали, предполага, че секторът на електрическите превозни средства ще поеме 70% от търсенето на SiC захранващи устройства в бъдеще. Китай, със силния си апетит за електрически превозни средства, се очаква да задоволи около 40% от търсенето на силициев карбид в местната индустрия за производство на електрически превозни средства.

По-специално в областта на електрическите превозни средства (EV), разнообразието от системи за задвижване, като електрически превозни средства с батерии (BEV), хибридни електрически превозни средства (HEV) или хибридни електрически превозни средства (PHEV), както и напрежението нива от 400 волта или 800 волта, определят предимствата и степента на приложение на SiC. Чисто електрическите системи за захранване на превозни средства, работещи на 800 волта, е по-вероятно да приемат инвертори, базирани на SiC, поради стремежа им към максимална ефективност.

До 2030 г. се очаква чисто електрическите модели да представляват 75% от общото производство на EV, спрямо 50% през 2022 г.. Очаква се HEV и PHEV да заемат останалите 25% от пазарния дял. По това време степента на навлизане на пазара на 800-волтови енергийни системи се очаква да надхвърли 50%, докато през 2022 г. тази цифра е била под 5%.

От гледна точка на конкурентната пазарна структура, ключови играчи в сферата на SiC са склонни да предпочитат вертикално интегриран модел, тенденция, подкрепяна от настоящата пазарна концентрация.В момента приблизително 60%-65% от пазарния дял се контролира от няколко водещи компании. До 2030 г. се очаква китайският пазар да запази водещата си позиция в областта на доставките на SiC.

3.От 6-инчовата до 8-инчовата ера

В момента около 80% от китайските SiC пластини и над 95% от устройствата се доставят от чуждестранни производители. Вертикалната интеграция от вафли към устройства може да постигне увеличение на производството от 5%-10% и подобряване на маржа на печалбата от 10%-15%.

Настоящият преход е преминаването от производство на 6-инчови вафли към използване на 8-инчови вафли. Очаква се приемането на този материал да започне около 2024 г. или 2025 г. и се очаква да постигне 50% навлизане на пазара до 2030 г. Пазарът на Съединените щати също се предвижда да започне масово производство на 8-инчови вафли между 2024 и 2025 г.

Въпреки първоначално по-високите цени, дължащи се на по-малките производствени обеми, се очаква 8-инчовите вафли да видят намаляване на различията между основните производители през следващото десетилетие, благодарение на напредъка в производствените процеси и приемането на нови технологии. Следователно се предвижда производствените обеми на 8-инчови вафли да се увеличат бързо, за да отговорят на търсенето на пазара и ценова конкуренция, като същевременно се постигнат спестявания на разходи чрез надграждане до по-големи размери на вафли.

Въпреки широките перспективи за бъдещето на пазара на захранващи устройства със силициев карбид, неговият път на растеж е изпълнен с предизвикателства и възможности. Бързият растеж на този пазар се дължи на глобалния акцент върху подобряването на енергийната ефективност, технологичния прогрес, подобряването на производителността на приложенията и нарастващото значение, което се отдава на устойчивостта на околната среда.

4.Предизвикателства и възможности

Траекторията на растеж на SiC се подхранва от непрекъснатото нарастване на търсенето на електрически превозни средства, предлагайки изобилие от възможности по цялата верига на стойността. Тази нововъзникваща технология постепенно прекроява пейзажа на индустрията на силова електроника, като се гордее със значителни предимства пред традиционните устройства, базирани на силиций.

Бързото разпространение на електрическите превозни средства и решаващата роля на SiC в този разрастващ се пазар повлияха дълбоко на всички участници в цялата индустриална верига. За тези субекти тяхното позициониране в рамките на непрекъснато развиващия се пазар на SiC налага разглеждането на различни фактори. Днешният пазар на полупроводници е по-зрял, с бърза реакция на динамиката на пазара.

При тези обстоятелства всички фирми в индустрията могат да се възползват от непрекъснатото наблюдение на промените и гъвкавите корекции на стратегията. Въпреки експоненциалния растеж пазарът на SiC все още е изправен пред предизвикателства като високи производствени разходи и сложност на производството, които ограничават потенциала му за широкомащабно приложение. Въпреки това, продължаващите иновации и инвестиции в научноизследователска и развойна дейност допринасят за намаляване на разходите и увеличено разпространение на устройства.

Веригата за доставки представлява друго предизвикателство за SiC, от доставката на устройства до производството на пластини и до системната интеграция. Всяка връзка на тези етапи може, поради геополитически съображения или съображения за сигурност на доставките, да наложи препроектиране на по-адаптивни стратегии за обществени поръчки.

На фронта на възможностите, с напредъка на нововъзникващите технологии като дигитализация, изкуствен интелект и Интернет на нещата, пазарното търсене на по-модерни решения за захранване непрекъснато нараства, като захранващите устройства от SiC играят ключова роля.Непрекъснатото развитие на SiC технологията ще има широко влияние в множество сектори, оформяйки бъдещето на индустрията за силова електроника. Едновременно с това технологичните иновации и намаляването на разходите ще направят SiC технологията по-достъпна, проправяйки пътя за нейното по-широко приложение на пазара на електроника.**