Prudký nárast a vyhliadky trhu s energetickými zariadeniami z karbidu kremíka (SiC).

Výkonové zariadenia z karbidu kremíka (SiC) využívajú špičkový polovodičový materiál známy ako SiC, ktorý ponúka niekoľko významných výhod v porovnaní s konvenčnými kremíkovými materiálmi.

Výhody vyplývajú z jeho prelomového technického výkonu, ako je práca pri vyšších teplotách a napätí, zníženie spotreby energie pri prepínaní a zvýšenie celkovej účinnosti elektronických systémov. Vynikajúca tepelná stabilita SiC tiež umožňuje jeho spoľahlivú prevádzku v extrémnych podmienkach, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie s vysokým výkonom.

SiC zariadenia sú rôznorodé a zahŕňajú bipolárne tranzistory (BJT), tranzistory s efektom poľa (FET) a diódy, všetky navrhnuté tak, aby maximalizovali jedinečné vlastnosti materiálu SiC.

SiC zariadenia sa čoraz viac používajú v sektoroch, ako je obnoviteľná energia, výkonová elektronika, automobilový priemysel a telekomunikácie, s rastúcim dopytom po vysokovýkonných riešeniach.Najmä v automobilovom priemysle, keď sa vozidlá stále viac elektrifikujú, rastie potreba zariadení SiC, ktoré riadia elektrickú energiu. Napríklad vozidlá vybavené elektrickými pohonnými systémami vyžadujú pokročilé riešenia napájania na optimalizáciu dojazdu a zvýšenie výkonu vozidla.

1. Motory rastu trhu SiC

Rast trhu s energetickými zariadeniami z karbidu kremíka poháňajú rôzne faktory. Po prvé, zvýšené povedomie o životnom prostredí núti priemyselné odvetvia, aby hľadali efektívnejšie energetické riešenia na minimalizáciu dopadu na životné prostredie, vďaka čomu sú energeticky účinné zariadenia SiC obzvlášť príťažlivé.

Okrem toho expanzia priemyslu obnoviteľnej energie vyžaduje viac energetických zariadení, ktoré dokážu efektívne zvládnuť a premeniť veľké množstvo energie, ako sú solárne panely a veterné turbíny, ktoré by mohli výrazne ťažiť zo zlepšenej účinnosti zariadení SiC.

Rastúca popularita elektrických vozidiel tiež poháňa dopyt po výkonových elektronických komponentoch. Predpokladá sa, že do roku 2030 zažijú elektrické vozidlá aj trh SiC rozsiahly rast.Aktuálne údaje naznačujú, že trh s elektrickými vozidlami bude do roku 2030 raketovo rásť zloženým ročným rastom (CAGR), pričom sa očakáva, že objem predaja dosiahne 64 miliónov kusov, čo je štvornásobok oproti roku 2022..

V takomto živom trhovom prostredí je kľúčové zabezpečiť, aby dodávka komponentov elektrického pohonného systému mohla držať krok s rýchlo rastúcim dopytom po elektrických vozidlách. V porovnaní s tradičnými produktmi na báze kremíka môžu SiC metal-oxid-polovodičové tranzistory s efektom poľa (MOSFET) používané v energetických systémoch elektrických vozidiel (najmä konvertory), DC-DC konvertory a palubné nabíjačky ponúkať vyššie spínacie frekvencie.

Tento výkonnostný rozdiel prispieva k zvýšeniu účinnosti, dlhšiemu dojazdu vozidla a zníženiu celkových nákladov na kapacitu batérie a tepelné riadenie. Účastníci polovodičového priemyslu, ako sú výrobcovia a dizajnéri a prevádzkovatelia automobilového priemyslu, sú vnímaní ako kľúčové sily pri využívaní rastúcich príležitostí na trhu s elektrickými vozidlami na vytváranie hodnoty a získavanie konkurenčnej výhody a v ére elektrifikácie čelia významným výzvam.

2.Vodiči v doméne elektrických vozidiel

Globálny priemysel zariadení z karbidu kremíka v súčasnosti predstavuje trh v hodnote približne dvoch miliárd amerických dolárov. Očakáva sa, že do roku 2030 toto číslo vzrastie na 11 až 14 miliárd amerických dolárov s očakávanou CAGR 26 %.. Explozívny rast predaja elektrických vozidiel v spojení s preferenciou invertorov pre materiály SiC naznačuje, že sektor elektrických vozidiel bude v budúcnosti absorbovať 70 % dopytu po výkonových zariadeniach SiC. Očakáva sa, že Čína so silným dopytom po elektrických vozidlách poháňa asi 40 % dopytu po karbide kremíka v domácom priemysle výroby elektrických vozidiel.

Predovšetkým v oblasti elektrických vozidiel (EV) rozmanitosť pohonných systémov, ako sú batériové elektrické vozidlá (BEV), hybridné elektrické vozidlá (HEV) alebo plug-in hybridné elektrické vozidlá (PHEV), ako aj napätie úrovne 400 voltov alebo 800 voltov určujú výhody a rozsah použitia SiC. Systémy napájania čisto elektrických vozidiel pracujúce pri 800 voltoch s väčšou pravdepodobnosťou prijmú invertory na báze SiC kvôli ich snahe o maximálnu účinnosť.

Očakáva sa, že do roku 2030 budú čisto elektrické modely predstavovať 75 % celkovej výroby elektromobilov, čo je nárast z 50 % v roku 2022.. Očakáva sa, že HEV a PHEV budú zaberať zvyšných 25 % podielu na trhu. V tom čase sa predpokladá, že miera prieniku 800-voltových energetických systémov na trh presiahne 50 %, zatiaľ čo v roku 2022 to bolo menej ako 5 %.

Pokiaľ ide o štruktúru konkurenčného trhu, kľúčoví hráči v oblasti SiC majú tendenciu uprednostňovať vertikálne integrovaný model, čo je trend podporovaný súčasnou koncentráciou trhu.V súčasnosti približne 60 % – 65 % podielu na trhu ovláda niekoľko popredných spoločností. Očakáva sa, že do roku 2030 si čínsky trh udrží vedúce postavenie v oblasti dodávok SiC.

3.Od 6-palcovej po 8-palcovú éru

V súčasnosti asi 80 % čínskych doštičiek SiC a viac ako 95 % zariadení dodávajú zahraniční výrobcovia. Vertikálna integrácia z doštičiek do zariadení môže dosiahnuť zvýšenie produkcie o 5 % – 10 % a zlepšenie ziskovej marže o 10 % – 15 %.

Súčasným prechodom je posun od výroby 6-palcových doštičiek k využívaniu 8-palcových doštičiek. Očakáva sa, že prijatie tohto materiálu sa začne okolo roku 2024 alebo 2025 a očakáva sa, že do roku 2030 dosiahne 50 % mieru prieniku na trh. Predpokladá sa, že v rokoch 2024 až 2025 začne sériová výroba 8-palcových doštičiek aj trh Spojených štátov.

Napriek pôvodne vyšším cenám v dôsledku nižších objemov výroby sa očakáva, že 8-palcové doštičky budú v nasledujúcom desaťročí zmenšovať rozdiely medzi hlavnými výrobcami vďaka pokroku vo výrobných procesoch a prijímaniu nových technológií. V dôsledku toho sa predpokladá, že objemy výroby 8-palcových doštičiek sa rýchlo zvýšia, aby uspokojili dopyt na trhu a cenovú konkurenciu a zároveň sa dosiahli úspory nákladov prostredníctvom upgradu na väčšie veľkosti plátkov.

Avšak napriek širokým vyhliadkam do budúcnosti trhu s energetickými zariadeniami z karbidu kremíka je jeho cesta rastu plná výziev a príležitostí. Rýchly rast tohto trhu možno pripísať globálnemu dôrazu na zlepšovanie energetickej účinnosti, technologickému pokroku, zlepšovaniu výkonnosti aplikácií a rastúcemu významu, ktorý sa kladie na udržateľnosť životného prostredia.

4.Výzvy a príležitosti

Trajektória rastu SiC je poháňaná neustálym nárastom dopytu po elektrických vozidlách, ktoré ponúkajú množstvo príležitostí v rámci celého hodnotového reťazca. Táto vznikajúca technológia postupne pretvára krajinu v odvetví výkonovej elektroniky a môže sa pochváliť významnými výhodami oproti tradičným zariadeniam na báze kremíka.

Rýchle šírenie elektrických vozidiel a kľúčová úloha SiC na tomto rýchlo sa rozvíjajúcom trhu hlboko ovplyvnili všetkých účastníkov v rámci celého priemyselného reťazca. Pre tieto subjekty si ich postavenie na neustále sa vyvíjajúcom trhu SiC vyžaduje zváženie rôznych faktorov. Dnešný trh s polovodičmi je vyspelejší a má schopnosť rýchlej reakcie na dynamiku trhu.

Za týchto okolností môžu všetky firmy v odvetví profitovať z neustáleho monitorovania zmien a flexibilných úprav stratégie. Napriek exponenciálnemu rastu trh SiC stále čelí výzvam, ako sú vysoké výrobné náklady a zložitosť výroby, ktoré obmedzujú jeho potenciál pre rozsiahle aplikácie. Pokračujúce inovácie a investície do výskumu a vývoja však prispievajú k zníženiu nákladov a zvýšeniu distribúcie zariadení.

Dodávateľský reťazec predstavuje pre SiC ďalšiu výzvu, od dodávky zariadení cez výrobu plátkov až po systémovú integráciu. Akékoľvek prepojenie v týchto fázach by si mohlo v dôsledku geopolitických úvah alebo úvah o bezpečnosti dodávok vyžiadať prepracovanie prispôsobiteľnejších stratégií obstarávania.

Čo sa týka príležitostí, s pokrokom vznikajúcich technológií, ako je digitalizácia, umelá inteligencia a internet vecí, dopyt na trhu po pokročilejších energetických riešeniach neustále rastie, pričom kľúčovú úlohu zohrávajú napájacie zariadenia SiC.Neustály vývoj technológie SiC bude mať široký vplyv vo viacerých sektoroch a bude formovať budúcnosť odvetvia výkonovej elektroniky. Súčasne technologické inovácie a znižovanie nákladov urobia technológiu SiC dostupnejšou, čím sa pripraví pôda pre jej širšie uplatnenie na trhu s elektronikou..**