Ränikarbiidi (SiC) elektriseadmete turu tõus ja väljavaade

Ränikarbiidi (SiC) toiteseadmed kasutavad paremat pooljuhtmaterjali, mida tuntakse SiC nime all, mis pakub tavapäraste ränimaterjalidega võrreldes mitmeid silmapaistvaid eeliseid.

Kasu tuleneb selle murrangulisest tehnilisest jõudlusest, nagu töötamine kõrgemate temperatuuride ja pinge all, energiatarbimise vähendamine ümberlülitamise ajal ja elektrooniliste süsteemide üldise tõhususe suurendamine. SiC suurepärane termiline stabiilsus võimaldab sellel ka ekstreemsetes tingimustes usaldusväärselt töötada, mistõttu sobib see hästi suure võimsusega rakendusteks.

SiC seadmed on mitmekesised ja sisaldavad bipolaarseid ristmiktransistore (BJT), väljatransistore (FET) ja dioode, mis kõik on loodud SiC materjali ainulaadsete omaduste maksimeerimiseks.

SiC-seadmeid kasutatakse üha enam sellistes sektorites nagu taastuvenergia, jõuelektroonika, autotööstus ja telekommunikatsioon, kusjuures nõudlus suure jõudlusega lahenduste järele kasvab.Eriti autotööstuses, kuna sõidukid muutuvad elektrifitseeritumaks, kasvab vajadus elektrienergiat haldavate SiC seadmete järele. Näiteks vajavad elektriajamiga sõidukid täiustatud jõulahendusi sõiduulatuse optimeerimiseks ja sõiduki jõudluse suurendamiseks.

1. SiC turu kasvu tegurid

Ränikarbiidi jõuseadmete turu kasvu soodustavad mitmed tegurid. Esiteks, suurenenud keskkonnateadlikkus sunnib tööstusi otsima tõhusamaid energialahendusi, et minimeerida keskkonnamõju, muutes energiatõhusad ränikarbiidi seadmed eriti atraktiivseks.

Lisaks nõuab taastuvenergia tööstuse laienemine rohkem energiaseadmeid, mis suudavad tõhusalt käidelda ja muundada suuri energiakoguseid, nagu päikesepaneelid ja tuuleturbiinid, mis võiksid ränikarbiidi seadmete tõhususe paranemisest märkimisväärselt kasu saada.

Elektrisõidukite kasvav populaarsus suurendab ka nõudlust jõuliste elektrooniliste komponentide järele. Aastaks 2030 prognoositakse nii elektrisõidukite kui ka ränidioksiidi turu ulatuslikku kasvu.Praegused andmed näitavad, et elektrisõidukite turg tõuseb aastani 2030 hüppeliselt aastase kasvutempo (CAGR) võrra ning müügimaht ulatub eeldatavasti 64 miljoni ühikuni, mis on neli korda suurem kui 2022. aastal..

Sellises elavas turukeskkonnas on ülioluline tagada elektriajamisüsteemi komponentide tarne, mis suudab sammu pidada kiiresti kasvava nõudlusega elektrisõidukite järele. Võrreldes traditsiooniliste ränipõhiste toodetega võivad elektrisõidukite toitesüsteemides (eriti muundurites), alalis-alalisvoolumuundurites ja pardalaadijates kasutatavad SiC metalloksiid-pooljuhtväljatransistorid (MOSFET) pakkuda kõrgemat lülitussagedust.

See jõudluse erinevus aitab suurendada tõhusust, pikemat sõiduulatust ning aku mahutavuse ja soojusjuhtimise üldkulusid. Pooljuhtide tööstuses osalejaid, nagu tootjad ja disainerid, ning autotööstuse operaatoreid peetakse võtmejõududeks elektrisõidukite turu kasvavate võimaluste ärakasutamisel, et luua väärtust ja saavutada konkurentsieelist, ning neil on elektrifitseerimise ajastul ees suured väljakutsed.

2.Juhid elektrisõidukite valdkonnas

Praegu esindab ülemaailmne ränikarbiidi seadmetööstus ligikaudu kahe miljardi USA dollari suurust turgu. 2030. aastaks peaks see arv tõusma 11–14 miljardi USA dollarini, eeldatav CAGR on 26%.. Elektrisõidukite müügi plahvatuslik kasv koos inverterite eelistamisega ränikarbiidi materjalidele viitab sellele, et elektrisõidukite sektor neelab tulevikus 70% ränikarbiidi energiaseadmete nõudlusest. Hiina, kellel on suur isu elektrisõidukite järele, peaks katma umbes 40% kodumaise elektrisõidukite tootmise tööstuse ränikarbiidi nõudlusest.

Eelkõige elektrisõidukite (EV-de) valdkonnas on erinevad tõukejõusüsteemid, nagu akuga elektrisõidukid (BEV), hübriidelektrisõidukid (HEV) või pistikühendusega hübriidelektrisõidukid (PHEV), samuti pinge 400 volti või 800 volti, määrake SiC eelised ja ulatus. Puhtalt elektrisõidukite toitesüsteemid, mis töötavad pingega 800 volti, võtavad suurema tõenäosusega kasutusele ränidioksiidil põhinevad inverterid, kuna need taotlevad maksimaalset tõhusust.

Eeldatakse, et 2030. aastaks moodustavad puhtalt elektrilised mudelid 75% elektrisõidukite kogutoodangust, võrreldes 50%ga 2022. aastal.. HEV-d ja PHEV-d moodustavad eeldatavalt ülejäänud 25% turuosast. Sel ajal prognoositakse 800-voldiste elektrisüsteemide turule sisenemise määr üle 50%, samas kui 2022. aastal oli see näitaja alla 5%.

Konkurentsivõimelise turustruktuuri osas eelistavad ränidioksiidi valdkonna võtmeisikud vertikaalselt integreeritud mudelit, mida toetab praegune turukontsentratsioon.Praegu kontrollivad ligikaudu 60–65% turuosast mõned juhtivad ettevõtted. 2030. aastaks peaks Hiina turg säilitama oma juhtpositsiooni ränidioksiidi tarnevaldkonnas.

3.6-tollisest kuni 8-tollise ajastuni

Praegu tarnivad umbes 80% Hiina ränikarbiidiplaatidest ja üle 95% seadmetest välismaised tootjad. Vertikaalne integreerimine vahvlitelt seadmetesse võib suurendada tootmist 5–10% ja kasumimarginaali 10–15%..

Praegune üleminek on üleminek 6-tolliste vahvlite tootmiselt 8-tolliste vahvlite kasutamisele. Selle materjali kasutuselevõtt peaks algama 2024. või 2025. aasta paiku ja 2030. aastaks peaks see saavutama 50% turuosa. Ka Ameerika Ühendriikide turul alustatakse aastatel 2024–2025 8-tolliste vahvlite masstootmist.

Vaatamata madalamate tootmismahtude tõttu algselt kõrgematele hindadele, eeldatakse, et 8-tolliste vahvlite puhul vähenevad järgmise kümnendi jooksul erinevused suuremate tootjate vahel tänu tootmisprotsesside edusammudele ja uute tehnoloogiate kasutuselevõtule. Sellest tulenevalt suurenevad prognooside kohaselt 8-tolliste vahvlite tootmismahud kiiresti, et vastata turunõudlusele ja hinnakonkurentsile, saavutades samal ajal ka kulude kokkuhoiu tänu suurematele vahvlisuurustele üleminekul.

Vaatamata ränikarbiidi jõuseadmete turu laiaulatuslikele tulevikuväljavaadetele on selle kasvutee siiski täis väljakutseid ja võimalusi. Selle turu kiire kasv on tingitud ülemaailmsest rõhuasetusest energiatõhususe parandamisele, tehnoloogilisele arengule, rakenduste jõudluse parandamisele ja keskkonnasäästlikkuse suurenevale tähtsusele.

4.Väljakutsed ja võimalused

SiC kasvutrajektoori toidab pidev nõudlus elektrisõidukite järele, pakkudes hulgaliselt võimalusi kogu väärtusahelas. See arenev tehnoloogia kujundab järk-järgult ümber jõuelektroonikatööstuse maastikku, omades olulisi eeliseid võrreldes traditsiooniliste ränipõhiste seadmetega.

Elektrisõidukite kiire levik ja ränidioksiidi otsustav roll sellel kasvaval turul on sügavalt mõjutanud kõiki osalejaid kogu tööstusahelas. Nende üksuste jaoks nõuab nende positsioon pidevalt areneval ränikarbiidi turul erinevate tegurite arvessevõtmist. Tänane pooljuhtide turg on küpsem ja turu dünaamikale kiire reageerimisvõimega.

Sellistes tingimustes saavad kõik valdkonna ettevõtted kasu pidevast muudatuste jälgimisest ja paindlikust strateegia kohandamisest. Vaatamata eksponentsiaalsele kasvule seisab ränikarbiidi turg endiselt silmitsi väljakutsetega, nagu kõrged tootmiskulud ja tootmise keerukus, mis piiravad selle potentsiaali laiaulatuslikuks kasutamiseks. Kuid pidev innovatsioon ning investeeringud teadus- ja arendustegevusse aitavad vähendada kulusid ja suurendada seadmete levitamist.

Tarneahel on ränikarbiidi jaoks veel üks väljakutse, alates seadmete tarnimisest kuni vahvlite tootmiseni ja süsteemi integreerimiseni. Mis tahes seos nendes etappides võib geopoliitilistel või varustuskindluse kaalutlustel tingida vajaduse kohandatavamate hankestrateegiate ümberkujundamiseks.

Võimaluste rindel, arenevate tehnoloogiate, nagu digiteerimine, tehisintellekt ja asjade Internet, edenedes kasvab turunõudlus arenenumate toitelahenduste järele pidevalt ning ränikarbiidi toiteseadmed mängivad keskset rolli.SiC tehnoloogia pidev areng avaldab laialdast mõju mitmele sektorile, kujundades jõuelektroonikatööstuse tulevikku. Samal ajal muudavad tehnoloogiline innovatsioon ja kulude vähendamine ränikarbiidi tehnoloogia kättesaadavamaks, sillutades teed selle laiemale rakendamisele elektroonikaturul.**