Prudký nárůst a výhled trhu energetických zařízení z karbidu křemíku (SiC).

Výkonová zařízení z karbidu křemíku (SiC) využívají špičkový polovodičový materiál známý jako SiC, který nabízí několik významných výhod ve srovnání s konvenčními křemíkovými materiály.

Výhody plynou z jeho průlomového technického výkonu, jako je práce při vyšších teplotách a napětí, snížení spotřeby energie při přepínání a zvýšení celkové účinnosti elektronických systémů. Vynikající tepelná stabilita SiC také umožňuje jeho spolehlivý provoz v extrémních podmínkách, takže se dobře hodí pro aplikace s vysokým výkonem.

Zařízení SiC jsou rozmanitá a zahrnují bipolární tranzistory (BJT), tranzistory s efektem pole (FET) a diody, všechny navržené tak, aby maximalizovaly jedinečné vlastnosti materiálu SiC.

Zařízení SiC se stále více používají v odvětvích, jako je obnovitelná energie, výkonová elektronika, automobilový průmysl a telekomunikace, s rostoucí poptávkou po vysoce výkonných řešeních.Zejména v automobilovém průmyslu, kdy se vozidla stále více elektrizují, roste potřeba SiC zařízení, která řídí elektrickou energii. Například vozidla vybavená elektrickými pohonnými systémy vyžadují pokročilá řešení napájení pro optimalizaci dojezdu a zvýšení výkonu vozidla.

1. Motory růstu trhu SiC

Růst trhu energetických zařízení z karbidu křemíku řídí různé faktory. Za prvé, zvýšené povědomí o životním prostředí nutí průmyslová odvětví hledat účinnější energetická řešení pro minimalizaci dopadu na životní prostředí, díky čemuž jsou energeticky účinná SiC zařízení obzvláště přitažlivá.

Kromě toho expanze průmyslu obnovitelné energie vyžaduje více energetických zařízení, která mohou efektivně zvládat a přeměňovat velké množství energie, jako jsou solární panely a větrné turbíny, které by mohly výrazně těžit ze zlepšené účinnosti SiC zařízení.

Rostoucí popularita elektrických vozidel také pohání poptávku po výkonových elektronických součástkách. Předpokládá se, že do roku 2030 zaznamenají jak elektrická vozidla, tak trh SiC rozsáhlý růst.Současné údaje naznačují, že trh s elektrickými vozidly bude do roku 2030 raketově růst o složenou roční míru růstu (CAGR), přičemž se očekává, že objem prodeje dosáhne 64 milionů kusů, což je čtyřnásobek oproti roku 2022..

V takto živém tržním prostředí je zásadní zajistit, aby dodávky komponentů elektrického pohonného systému držely krok s rychle rostoucí poptávkou po elektrických vozidlech. Ve srovnání s tradičními produkty na bázi křemíku mohou SiC metal-oxid-polovodičové tranzistory s efektem pole (MOSFET) používané v energetických systémech elektrických vozidel (zejména měniče), DC-DC měniče a palubní nabíječky nabídnout vyšší spínací frekvence.

Tento výkonnostní rozdíl přispívá ke zvýšení účinnosti, delšímu dojezdu vozidla a snížení celkových nákladů na kapacitu baterie a tepelného managementu. Účastníci polovodičového průmyslu, jako jsou výrobci a designéři a operátoři automobilového průmyslu, jsou považováni za klíčové síly při využívání rostoucích příležitostí na trhu s elektrickými vozidly k vytváření hodnoty a získávání konkurenční výhody a v éře elektrifikace čelí významným výzvám.

2.Řidiči v doméně elektrických vozidel

V současné době představuje globální průmysl zařízení z karbidu křemíku trh s přibližně dvěma miliardami amerických dolarů. Očekává se, že do roku 2030 toto číslo vzroste na 11 až 14 miliard amerických dolarů s očekávanou CAGR 26 %.. Explozivní růst prodejů elektrických vozidel spojený s upřednostňováním materiálů SiC ze strany měničů naznačuje, že sektor elektrických vozidel bude v budoucnu absorbovat 70 % poptávky po napájecích zařízeních SiC. Očekává se, že Čína se svou silnou touhou po elektrických vozidlech bude řídit asi 40 % domácí poptávky po karbidu křemíku v odvětví výroby elektrických vozidel.

Zejména v oblasti elektrických vozidel (EV) jsou rozmanité pohonné systémy, jako jsou akumulátorová elektrická vozidla (BEV), hybridní elektrická vozidla (HEV) nebo plug-in hybridní elektrická vozidla (PHEV), jakož i napětí úrovně 400 voltů nebo 800 voltů, určují výhody a rozsah použití SiC. Systémy napájení čistě elektrických vozidel pracující na 800 voltů s větší pravděpodobností přijmou měniče na bázi SiC kvůli jejich snaze o maximální účinnost.

Očekává se, že do roku 2030 budou čistě elektrické modely tvořit 75 % z celkové výroby elektromobilů, oproti 50 % v roce 2022.. Očekává se, že HEV a PHEV budou zaujímat zbývajících 25 % podílu na trhu. V té době se předpokládá, že míra penetrace 800voltových energetických systémů na trh přesáhne 50 %, zatímco v roce 2022 to bylo méně než 5 %.

Pokud jde o strukturu konkurenčního trhu, klíčoví hráči v doméně SiC mají tendenci upřednostňovat vertikálně integrovaný model, což je trend podporovaný současnou koncentrací trhu.V současné době je přibližně 60–65 % podílu na trhu ovládáno několika předními společnostmi. Očekává se, že do roku 2030 si čínský trh udrží svou vedoucí pozici v oblasti dodávek SiC.

3.Od 6-palcové do 8-palcové éry

V současné době je asi 80 % čínských SiC waferů a více než 95 % zařízení dodáváno zahraničními výrobci. Vertikální integrace z waferů do zařízení může dosáhnout zvýšení produkce o 5 % až 10 % a zlepšení ziskové marže o 10 % až 15 %.

Současným přechodem je posun od výroby 6palcových waferů k využívání 8palcových waferů. Předpokládá se, že přijetí tohoto materiálu bude zahájeno kolem roku 2024 nebo 2025 a očekává se, že do roku 2030 dosáhne 50% míry pronikání na trh. Očekává se, že mezi lety 2024 a 2025 zahájí trh ve Spojených státech sériovou výrobu 8palcových waferů.

Navzdory původně vyšším cenám v důsledku nižších objemů výroby se očekává, že 8palcové wafery během příštího desetiletí zaznamenají zmenšování rozdílů mezi hlavními výrobci, a to díky pokroku ve výrobních procesech a přijetí nových technologií. V důsledku toho se předpokládá, že objemy výroby 8palcových waferů rychle vzrostou, aby uspokojily tržní poptávku a cenovou konkurenci, a zároveň dosáhly úspor nákladů díky upgradu na větší velikosti waferů.

Navzdory širokým vyhlídkám na budoucnost trhu energetických zařízení z karbidu křemíku je však jeho cesta růstu plná výzev a příležitostí. Rychlý růst tohoto trhu lze přičíst celosvětovému důrazu na zlepšování energetické účinnosti, technologickému pokroku, zlepšování výkonnosti aplikací a rostoucí důležitosti připisované udržitelnosti životního prostředí.

4.Výzvy a příležitosti

Trajektorie růstu SiC je poháněna neustálým nárůstem poptávky po elektrických vozidlech, která nabízí řadu příležitostí v celém hodnotovém řetězci. Tato nově vznikající technologie postupně přetváří krajinu odvětví výkonové elektroniky a může se pochlubit významnými výhodami oproti tradičním zařízením na bázi křemíku.

Rychlé šíření elektrických vozidel a klíčová role SiC na tomto rozvíjejícím se trhu hluboce ovlivnily všechny účastníky celého průmyslového řetězce. U těchto subjektů vyžaduje jejich umístění na neustále se vyvíjejícím trhu SiC zvážení různých faktorů. Dnešní trh s polovodiči je vyspělejší a má schopnost rychlé reakce na dynamiku trhu.

Za těchto okolností mohou všechny firmy v oboru těžit z neustálého sledování změn a flexibilních úprav strategie. Navzdory exponenciálnímu růstu trh SiC stále čelí výzvám, jako jsou vysoké výrobní náklady a výrobní složitost, které omezují jeho potenciál pro použití ve velkém měřítku. Pokračující inovace a investice do výzkumu a vývoje však přispívají ke snížení nákladů a větší distribuci zařízení.

Dodavatelský řetězec představuje pro SiC další výzvu, od dodávek zařízení přes výrobu waferů až po systémovou integraci. Jakékoli propojení v těchto fázích by mohlo z důvodů geopolitických nebo bezpečnostních důvodů vyžadovat přepracování adaptabilnějších strategií zadávání veřejných zakázek.

Na frontě příležitostí, s pokrokem vznikajících technologií, jako je digitalizace, umělá inteligence a internet věcí, poptávka na trhu po pokročilejších energetických řešeních neustále roste, přičemž klíčovou roli hrají napájecí zařízení SiC.Neustálý vývoj technologie SiC bude mít široký vliv v mnoha sektorech a bude utvářet budoucnost odvětví výkonové elektroniky. Současně technologické inovace a snížení nákladů učiní technologii SiC dostupnější a připraví cestu pro její širší uplatnění na trhu s elektronikou..**