جهش و چشم انداز بازار دستگاه های برق کاربید سیلیکون (SiC).

دستگاه های قدرت کاربید سیلیکون (SiC) از یک ماده نیمه هادی برتر به نام SiC استفاده می کنند که چندین مزیت برجسته را در مقایسه با مواد سیلیکونی معمولی ارائه می دهد.

این مزایا ناشی از عملکرد فنی موفق آن است، مانند کار در دما و ولتاژ بالاتر، کاهش مصرف انرژی در حین سوئیچینگ، و افزایش کارایی کلی سیستم های الکترونیکی. پایداری حرارتی عالی SiC همچنین به آن اجازه می دهد تا در شرایط شدید به طور قابل اعتماد عمل کند و آن را برای کاربردهای با قدرت بالا مناسب می کند.

دستگاه‌های SiC متنوع هستند و شامل ترانزیستورهای اتصال دوقطبی (BJT)، ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) و دیودها هستند که همگی برای به حداکثر رساندن ویژگی‌های منحصر به فرد مواد SiC طراحی شده‌اند.

دستگاه‌های SiC به طور فزاینده‌ای در بخش‌هایی مانند انرژی‌های تجدیدپذیر، الکترونیک قدرت، خودروسازی و ارتباطات راه دور، با تقاضای رو به رشد برای راه‌حل‌های با کارایی بالا، استفاده می‌شوند.به خصوص در صنعت خودرو، با برقی شدن وسایل نقلیه، نیاز به دستگاه‌های SiC که انرژی الکتریکی را مدیریت می‌کنند، افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، وسایل نقلیه مجهز به پیشرانه های الکتریکی به راه حل های قدرت پیشرفته برای بهینه سازی محدوده رانندگی و افزایش عملکرد خودرو نیاز دارند.

1. محرک های رشد بازار SiC

عوامل مختلفی باعث رشد بازار دستگاه های قدرت کاربید سیلیکون می شود. اولاً، افزایش آگاهی زیست‌محیطی، صنایع را وادار می‌کند تا به دنبال راه‌حل‌های انرژی کارآمدتر برای به حداقل رساندن تأثیرات زیست‌محیطی باشند، و دستگاه‌های SiC با مصرف انرژی را به‌ویژه جذاب می‌کند.

علاوه بر این، گسترش صنعت انرژی های تجدیدپذیر به تجهیزات قدرت بیشتری نیاز دارد که بتواند به طور موثر مقادیر زیادی انرژی را مدیریت و تبدیل کند، مانند سلول های پنل خورشیدی و توربین های بادی، که می تواند به طور قابل توجهی از بهره وری بهبود یافته دستگاه های SiC بهره مند شود.

محبوبیت فزاینده وسایل نقلیه الکتریکی همچنین باعث افزایش تقاضا برای قطعات الکترونیکی قدرت می شود. پیش بینی می شود تا سال 2030، هم خودروهای الکتریکی و هم بازار SiC رشد گسترده ای را تجربه کنند.داده های فعلی نشان می دهد که بازار خودروهای الکتریکی تا سال 2030 با نرخ رشد ترکیبی سالانه (CAGR) سر به فلک می کشد و انتظار می رود حجم فروش به 64 میلیون دستگاه برسد که چهار برابر سال 2022 است..

در چنین فضای بازار پر جنب و جوشی، اطمینان از تامین قطعات سیستم پیشرانه الکتریکی که بتواند با تقاضای رو به رشد سریع برای خودروهای الکتریکی همگام شود، بسیار مهم است. در مقایسه با محصولات سنتی مبتنی بر سیلیکون، ترانزیستورهای اثر میدانی اکسید فلز-نیمه هادی SiC (MOSFET) مورد استفاده در سیستم های قدرت خودروهای الکتریکی (به ویژه مبدل ها)، مبدل های DC-DC و شارژرهای داخلی می توانند فرکانس های سوئیچینگ بالاتری را ارائه دهند.

این تفاوت عملکرد به افزایش راندمان، برد طولانی تر خودرو و کاهش هزینه های کلی در ظرفیت باتری و مدیریت حرارتی کمک می کند. شرکت کنندگان در صنعت نیمه هادی، مانند تولید کنندگان و طراحان، و اپراتورهای صنعت خودرو به عنوان نیروهای کلیدی در استفاده از فرصت های رو به رشد در بازار خودروهای الکتریکی برای ایجاد ارزش و کسب مزیت رقابتی دیده می شوند و در عصر برقی سازی با چالش های مهمی روبرو هستند.

2.رانندگان در حوزه وسایل نقلیه الکتریکی

در حال حاضر، صنعت جهانی دستگاه‌های کاربید سیلیکون، بازاری با حدود دو میلیارد دلار آمریکا را نشان می‌دهد. تا سال 2030، انتظار می‌رود این رقم به 11 تا 14 میلیارد دلار افزایش یابد و CAGR انتظاری 26 درصد باشد.. رشد انفجاری در فروش خودروهای الکتریکی، همراه با ترجیح اینورتر آن برای مواد SiC، نشان می‌دهد که بخش خودروهای الکتریکی 70 درصد تقاضای دستگاه‌های برق SiC را در آینده جذب خواهد کرد. انتظار می رود چین، با اشتهای شدید خود برای خودروهای الکتریکی، حدود 40 درصد از تقاضای کاربید سیلیکون صنعت تولید خودروهای الکتریکی داخلی را تامین کند.

در زمینه وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) به طور خاص، انواع سیستم های پیشران، مانند وسایل نقلیه الکتریکی باتری (BEVs)، وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (HEVs)، یا خودروهای الکتریکی هیبریدی متصل (PHEVs)، و همچنین ولتاژ سطوح 400 ولت یا 800 ولت، مزایا و میزان کاربرد SiC را تعیین می کند. سیستم‌های قدرت خودروهای الکتریکی خالص که با ولتاژ 800 ولت کار می‌کنند، به دلیل تلاش برای رسیدن به حداکثر راندمان، احتمال بیشتری برای استفاده از اینورترهای مبتنی بر SiC دارند.

تا سال 2030، پیش‌بینی می‌شود که مدل‌های الکتریکی خالص 75 درصد از کل تولید EV را به خود اختصاص دهند، در حالی که این رقم در سال 2022 50 درصد بود.. انتظار می رود HEV ها و PHEV ها 25 درصد باقی مانده از سهم بازار را به خود اختصاص دهند. پیش‌بینی می‌شود که در آن زمان، ضریب نفوذ سیستم‌های برق 800 ولتی در بازار از 50 درصد فراتر رود، در حالی که این رقم در سال 2022 کمتر از 5 درصد بود.

از نظر ساختار بازار رقابتی، بازیگران کلیدی در حوزه SiC تمایل به ترجیح مدل یکپارچه عمودی دارند، روندی که توسط تمرکز بازار فعلی پشتیبانی می‌شود.در حال حاضر تقریباً 60 تا 65 درصد از سهم بازار توسط چند شرکت پیشرو کنترل می شود. انتظار می رود تا سال 2030، بازار چین موقعیت پیشرو خود را در حوزه عرضه SiC حفظ کند.

3.از دوره 6 اینچی تا 8 اینچی

در حال حاضر، حدود 80 درصد از ویفرهای SiC چین و بیش از 95 درصد دستگاه‌ها توسط تولیدکنندگان خارجی عرضه می‌شوند. ادغام عمودی از ویفرها به دستگاه ها می تواند افزایش تولید 5٪ -10٪ و بهبود حاشیه سود 10٪ -15٪ ایجاد کند..

انتقال فعلی تغییر از تولید ویفرهای 6 اینچی به استفاده از ویفرهای 8 اینچی است. پیش بینی می شود که پذیرش این ماده در حدود سال 2024 یا 2025 آغاز شود و انتظار می رود تا سال 2030 به ضریب نفوذ 50 درصدی در بازار دست یابد. همچنین پیش بینی می شود بازار ایالات متحده تولید انبوه ویفرهای 8 اینچی را بین سال های 2024 تا 2025 آغاز کند.

علیرغم قیمت های اولیه بالاتر به دلیل حجم کمتر تولید، انتظار می رود ویفرهای 8 اینچی به لطف پیشرفت در فرآیندهای تولید و پذیرش فناوری های جدید، در دهه آینده شاهد کاهش اختلاف بین تولیدکنندگان بزرگ باشند. در نتیجه، پیش‌بینی می‌شود که حجم تولید ویفرهای 8 اینچی به سرعت افزایش یابد تا تقاضای بازار و رقابت قیمتی را برآورده کند، در حالی که از طریق ارتقا به اندازه‌های ویفر بزرگ‌تر، صرفه‌جویی در هزینه‌ها نیز حاصل شود.

با این حال، علیرغم چشم‌اندازهای گسترده برای آینده بازار دستگاه‌های قدرت کاربید سیلیکون، مسیر رشد آن پر از چالش‌ها و فرصت‌ها است. رشد سریع این بازار ناشی از تاکید جهانی بر بهبود بهره وری انرژی، پیشرفت فن آوری، افزایش عملکرد برنامه ها و اهمیت فزاینده ای است که به پایداری زیست محیطی داده می شود.

4.چالش ها و فرصت ها

مسیر رشد SiC با افزایش مداوم تقاضا برای وسایل نقلیه الکتریکی تحریک می شود و فرصت های زیادی را در کل زنجیره ارزش ارائه می دهد. این فناوری در حال ظهور به تدریج چشم انداز صنعت الکترونیک قدرت را تغییر می دهد و مزایای قابل توجهی نسبت به دستگاه های سنتی مبتنی بر سیلیکون دارد.

تکثیر سریع وسایل نقلیه الکتریکی و نقش حیاتی SiC در این بازار رو به رشد عمیقاً همه شرکت کنندگان در کل زنجیره صنعت را تحت تأثیر قرار داده است. برای این نهادها، موقعیت آنها در بازار همیشه در حال تحول SiC، نیاز به در نظر گرفتن عوامل مختلفی دارد. بازار نیمه هادی امروزی بالغ تر است، با ظرفیت واکنش سریع به پویایی بازار.

در این شرایط، همه شرکت‌های صنعت می‌توانند از نظارت مستمر تغییرات و تعدیل استراتژی انعطاف‌پذیر بهره ببرند. علیرغم رشد تصاعدی، بازار SiC همچنان با چالش هایی مانند هزینه های تولید بالا و پیچیدگی های ساخت مواجه است که پتانسیل آن را برای کاربرد در مقیاس بزرگ محدود می کند. با این حال، نوآوری و سرمایه گذاری مداوم در تحقیق و توسعه به کاهش هزینه و افزایش توزیع دستگاه کمک می کند.

زنجیره تامین چالش دیگری را برای SiC از تامین دستگاه تا تولید ویفر و یکپارچه سازی سیستم ارائه می کند. هر پیوندی در این مراحل، به دلیل ملاحظات ژئوپلیتیکی یا امنیت عرضه، می‌تواند نیاز به طراحی مجدد استراتژی‌های تدارکات سازگارتر داشته باشد.

در جبهه فرصت، با پیشرفت فناوری‌های نوظهور مانند دیجیتالی‌سازی، هوش مصنوعی و اینترنت اشیا، تقاضای بازار برای راه‌حل‌های انرژی پیشرفته‌تر به طور مداوم در حال رشد است و دستگاه‌های قدرت SiC نقشی محوری دارند.پیشرفت مداوم فناوری SiC تأثیر گسترده‌ای در بخش‌های مختلف خواهد داشت و آینده صنعت الکترونیک قدرت را شکل می‌دهد. به طور همزمان، نوآوری های تکنولوژیکی و کاهش هزینه، فناوری SiC را در دسترس تر می کند و راه را برای کاربرد گسترده تر آن در بازار الکترونیک هموار می کند..**