Vzpon in obeti trga napajalnikov iz silicijevega karbida (SiC).

Napajalne naprave iz silicijevega karbida (SiC) izkoriščajo vrhunski polprevodniški material, znan kot SiC, ki ponuja številne vidne prednosti v primerjavi z običajnimi silicijevimi materiali.

Prednosti izhajajo iz njegovih prelomnih tehničnih zmogljivosti, kot je delo pri višjih temperaturah in napetosti, zmanjšanje porabe energije med preklapljanjem in izboljšanje splošne učinkovitosti elektronskih sistemov. Odlična toplotna stabilnost SiC-ja mu omogoča tudi zanesljivo delovanje v ekstremnih pogojih, zaradi česar je zelo primeren za aplikacije z visoko močjo.

Naprave SiC so raznolike in vključujejo bipolarne spojne tranzistorje (BJT), tranzistorje z učinkom polja (FET) in diode, ki so vse zasnovane tako, da povečajo edinstvene lastnosti materiala SiC.

Naprave iz SiC se vse bolj uporabljajo v sektorjih, kot so obnovljivi viri energije, močnostna elektronika, avtomobilizem in telekomunikacije, z naraščajočim povpraševanjem po visokozmogljivih rešitvah.Zlasti v avtomobilski industriji, ko postajajo vozila vse bolj elektrificirana, se povečuje potreba po SiC napravah, ki upravljajo z električno energijo. Na primer, vozila, opremljena z električnimi pogonskimi sistemi, zahtevajo napredne energetske rešitve za optimizacijo dosega vožnje in povečanje zmogljivosti vozila.

1. Gonila rasti trga SiC

Različni dejavniki spodbujajo rast trga napajalnikov iz silicijevega karbida. Prvič, povečana okoljska ozaveščenost spodbuja industrije k iskanju učinkovitejših energetskih rešitev za zmanjšanje vpliva na okolje, zaradi česar so energetsko učinkovite naprave iz SiC še posebej privlačne.

Poleg tega širitev industrije obnovljivih virov energije zahteva več električne opreme, ki lahko učinkovito upravlja in pretvarja velike količine energije, kot so sončne celice in vetrne turbine, ki bi lahko znatno koristile izboljšano učinkovitost naprav SiC.

Naraščajoča priljubljenost električnih vozil spodbuja tudi povpraševanje po močnostnih elektronskih komponentah. Do leta 2030 naj bi tako električna vozila kot trg SiC doživeli široko rast.Trenutni podatki kažejo, da bo trg električnih vozil skokovito narasel s skupno letno stopnjo rasti (CAGR) do leta 2030, pri čemer naj bi obseg prodaje dosegel 64 milijonov enot, kar je štirikrat več kot leta 2022.

V tako živahnem tržnem okolju je zagotavljanje, da lahko dobava komponent električnega pogonskega sistema sledi hitro rastočemu povpraševanju po električnih vozilih, ključnega pomena. V primerjavi s tradicionalnimi izdelki na osnovi silicija lahko polprevodniški tranzistorji s kovinskim oksidom in polprevodnikom SiC (MOSFET), ki se uporabljajo v napajalnih sistemih električnih vozil (zlasti pretvorniki), pretvorniki DC-DC in vgrajeni polnilniki, nudijo višje preklopne frekvence.

Ta razlika v zmogljivosti prispeva k večji učinkovitosti, daljšemu dosegu vozila in zmanjšanju skupnih stroškov pri zmogljivosti baterije in upravljanju toplote. Udeleženci polprevodniške industrije, kot so proizvajalci in oblikovalci ter upravljavci avtomobilske industrije, veljajo za ključne sile pri izkoriščanju vse večjih priložnosti na trgu električnih vozil za ustvarjanje vrednosti in pridobitev konkurenčne prednosti, v dobi elektrifikacije pa se soočajo s pomembnimi izzivi.

2.Vozniki v domeni električnih vozil

Trenutno svetovna industrija naprav iz silicijevega karbida predstavlja trg v vrednosti približno dveh milijard ameriških dolarjev. Do leta 2030 naj bi ta številka narasla na med 11 in 14 milijard ameriških dolarjev, s pričakovanim CAGR 26 %. Eksplozivna rast prodaje električnih vozil, skupaj z inverterjem, ki daje prednost materialom SiC, nakazuje, da bo sektor električnih vozil v prihodnosti absorbiral 70 % povpraševanja po napajalnih napravah SiC. Pričakuje se, da bo Kitajska s svojim velikim apetitom po električnih vozilih povzročila približno 40 % domačega povpraševanja po silicijevem karbidu v industriji proizvodnje električnih vozil.

Zlasti na področju električnih vozil (EV) je raznolikost pogonskih sistemov, kot so baterijska električna vozila (BEV), hibridna električna vozila (HEV) ali priključna hibridna električna vozila (PHEV), kot tudi napetost ravni 400 voltov ali 800 voltov, določiti prednosti in obseg uporabe SiC. Čisti električni sistemi za napajanje vozil, ki delujejo pri 800 voltih, bodo bolj verjetno sprejeli pretvornike na osnovi SiC zaradi njihovega prizadevanja za največjo učinkovitost.

Pričakuje se, da bodo do leta 2030 povsem električni modeli predstavljali 75 % celotne proizvodnje električnih vozil, medtem ko so leta 2022 znašali 50 %.. HEV in PHEV naj bi zasedli preostalih 25 % tržnega deleža. Takrat naj bi stopnja prodora 800-voltnih napajalnih sistemov na trg presegla 50 %, medtem ko je bila leta 2022 ta številka manj kot 5 %.

Kar zadeva konkurenčno tržno strukturo, ključni akterji na področju SiC dajejo prednost vertikalno integriranemu modelu, trendu, ki ga podpira trenutna tržna koncentracija.Trenutno približno 60-65 % tržnega deleža obvladuje nekaj vodilnih podjetij. Do leta 2030 naj bi kitajski trg ohranil vodilni položaj na področju dobave SiC.

3.Od 6-palčne do 8-palčne dobe

Trenutno približno 80 % kitajskih SiC rezin in več kot 95 % naprav dobavljajo tuji proizvajalci. Vertikalna integracija od rezin do naprav lahko doseže povečanje proizvodnje za 5-10 % in izboljšanje stopnje dobička za 10-15 %..

Trenutni prehod je prehod s proizvodnje 6-palčnih rezin na uporabo 8-palčnih rezin. Sprejetje tega materiala naj bi se začelo okoli leta 2024 ali 2025 in naj bi do leta 2030 doseglo 50-odstotno stopnjo prodora na trg. Trg Združenih držav naj bi začel množično proizvodnjo 8-palčnih rezin med letoma 2024 in 2025.

Kljub začetnim višjim cenam zaradi manjšega obsega proizvodnje se pričakuje, da se bodo razlike med večjimi proizvajalci 8-palčnih rezin v naslednjem desetletju zmanjšale, zahvaljujoč napredku v proizvodnih procesih in sprejemanju novih tehnologij. Posledično naj bi se obseg proizvodnje 8-palčnih rezin hitro povečeval, da bi zadovoljili povpraševanje na trgu in cenovno konkurenco, hkrati pa dosegli prihranke pri stroških z nadgradnjo na večje velikosti rezin.

Vendar pa je kljub širokim obetom za prihodnost trga napajalnikov iz silicijevega karbida njegova pot rasti polna izzivov in priložnosti. Hitro rast tega trga je mogoče pripisati globalnemu poudarku na izboljšanju energetske učinkovitosti, tehnološkemu napredku, izboljšanju zmogljivosti aplikacij in vse večjemu pomenu okoljske trajnosti.

4.Izzivi in ​​priložnosti

Pot rasti SiC-ja spodbuja nenehno naraščajoče povpraševanje po električnih vozilih, ki ponujajo obilico priložnosti v celotni vrednostni verigi. Ta nastajajoča tehnologija postopoma preoblikuje krajino industrije močnostne elektronike in se ponaša s pomembnimi prednostmi pred tradicionalnimi napravami na osnovi silicija.

Hitro širjenje električnih vozil in ključna vloga SiC na tem rastočem trgu sta močno vplivala na vse udeležence v celotni industrijski verigi. Za te subjekte njihov položaj na nenehno razvijajočem se trgu SiC zahteva upoštevanje različnih dejavnikov. Današnji trg polprevodnikov je bolj zrel in se hitro odziva na tržno dinamiko.

V teh okoliščinah imajo lahko vsa podjetja v panogi koristi od stalnega spremljanja sprememb in prilagajanja prilagodljive strategije. Kljub eksponentni rasti se trg SiC še vedno sooča z izzivi, kot so visoki proizvodni stroški in zapletenost izdelave, ki omejujejo njegov potencial za uporabo v velikem obsegu. Vendar stalne inovacije in naložbe v raziskave in razvoj prispevajo k zmanjšanju stroškov in večji distribuciji naprav.

Dobavna veriga predstavlja še en izziv za SiC, od dobave naprav do proizvodnje rezin in do sistemske integracije. Vsaka povezava v teh fazah bi lahko zaradi geopolitičnih razlogov ali razlogov glede varnosti dobave zahtevala preoblikovanje bolj prilagodljivih strategij javnega naročanja.

Kar zadeva priložnosti, z napredkom nastajajočih tehnologij, kot so digitalizacija, umetna inteligenca in internet stvari, tržno povpraševanje po naprednejših energetskih rešitvah nenehno narašča, pri čemer imajo napajalne naprave iz SiC ključno vlogo.Nenehno napredovanje tehnologije SiC bo imelo širok vpliv v številnih sektorjih in oblikovalo prihodnost industrije močnostne elektronike. Hkrati bodo tehnološke inovacije in znižanje stroškov naredili tehnologijo SiC bolj dostopno, kar bo utrlo pot njeni širši uporabi na trgu elektronike.**