وفقًا لتقرير صادر عن TrendForce Consulting، كما هو واضح من Anson وInfineon ومشاريع التعاون الأخرى مع شركات تصنيع السيارات والطاقة، سيتم ترقية السوق الإجمالي لمكونات الطاقة SiC إلى 2.28 مليار دولار أمريكي في عام 2023 (ملاحظة منزلية لتكنولوجيا المعلومات: حوالي 15.869 مليار يوان )، بزيادة 41.4% على أساس سنوي.
وفقًا للتقرير، يشمل الجيل الثالث من أشباه الموصلات كربيد السيليكون (SiC) ونيتريد الغاليوم (GaN)، ويمثل SiC 80٪ من قيمة الإنتاج الإجمالية. يعتبر SiC مناسبًا لسيناريوهات تطبيق الجهد العالي والتيار العالي، والتي يمكن أن تزيد من تحسين كفاءة المركبات الكهربائية ونظام معدات الطاقة المتجددة.
وفقًا لـ TrendForce، فإن أهم تطبيقين لمكونات الطاقة SiC هما السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة، والتي وصلت إلى 1.09 مليار دولار و210 مليون دولار على التوالي في عام 2022 (حاليًا حوالي 7.586 مليار يوان صيني). وهي تمثل 67.4% و13.1% من إجمالي سوق مكونات الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون.
وفقًا لشركة TrendForce Consulting، من المتوقع أن يصل سوق مكونات الطاقة SiC إلى 5.33 مليار دولار بحلول عام 2026 (حاليًا حوالي 37.097 مليار يوان). لا تزال التطبيقات السائدة تعتمد على السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة، حيث تصل قيمة إنتاج السيارات الكهربائية إلى 3.98 مليار دولار (حاليًا حوالي 27.701 مليار يوان)، ومعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 38٪؛ وبلغت قيمة الطاقة المتجددة 410 ملايين دولار أمريكي (حوالي 2.854 مليار يوان في الوقت الحاضر)، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 19%.
لم تردع تسلا مشغلي SiC
اعتمد نمو سوق كربيد السيليكون (SiC) على مدى السنوات الخمس الماضية إلى حد كبير على شركة تيسلا، أول شركة مصنعة للمعدات الأصلية تستخدم هذه المادة في السيارات الكهربائية، وأكبر مشتر اليوم. لذلك عندما أعلنت مؤخرا أنها وجدت طريقة لتقليل كمية كربيد السيليكون المستخدمة في وحدات الطاقة المستقبلية بنسبة 75 في المائة، أصيبت الصناعة بالذعر، وعانت مخزونات اللاعبين الرئيسيين.
ويبدو التخفيض بنسبة 75% مثيرا للقلق، وخاصة في غياب السياق الكافي، ولكن هناك عددا من السيناريوهات المحتملة وراء الإعلان ــ ولا يشير أي منها إلى انخفاض كبير في الطلب على المواد أو السوق ككل.
السيناريو 1: عدد أقل من الأجهزة
يعتمد العاكس المكون من 48 شريحة في Tesla Model 3 على التكنولوجيا الأكثر ابتكارًا المتاحة في وقت التطوير (2017). ومع ذلك، مع نضوج النظام البيئي لـ SiC، هناك فرصة لتوسيع أداء ركائز SiC من خلال تصميمات أنظمة أكثر تقدمًا مع تكامل أعلى. في حين أنه من غير المرجح أن تعمل تقنية واحدة على تقليل SiC بنسبة 75%، إلا أن التطورات المختلفة في التعبئة والتغليف والتبريد (على سبيل المثال، التبريد المزدوج والسائل)، وهندسة الأجهزة الموجهة يمكن أن تؤدي إلى أجهزة أكثر إحكاما وأفضل أداء. مما لا شك فيه أن شركة تسلا ستستكشف مثل هذه الفرصة، ومن المحتمل أن يشير رقم 75% إلى تصميم عاكس متكامل للغاية يقلل عدد القوالب التي تستخدمها من 48 إلى 12. ومع ذلك، إذا كان هذا هو الحال، فهو لا يعادل مثل هذا التخفيض الإيجابي لمواد SiC كما تم اقتراحه.
وفي الوقت نفسه، ستظل شركات تصنيع المعدات الأصلية الأخرى التي ستطلق مركبات 800 فولت في 2023-24 تعتمد على SiC، وهو المرشح الأفضل للأجهزة ذات الطاقة العالية والجهد العالي في هذا القطاع. ونتيجة لذلك، قد لا ترى شركات تصنيع المعدات الأصلية تأثيرًا قصير المدى على اختراق كربيد السيليكون.
يسلط هذا الوضع الضوء على التحول في تركيز سوق سيارات SiC من المواد الخام إلى تكامل المعدات والأنظمة. تلعب وحدات الطاقة الآن دورًا حيويًا في تحسين التكلفة والأداء الإجماليين، وجميع اللاعبين الرئيسيين في مجال SiC لديهم شركات وحدات طاقة تتمتع بقدرات التعبئة الداخلية الخاصة بها - بما في ذلك onsemi وSTMicroelectronics وInfineon. تتوسع Wolfspeed الآن إلى ما هو أبعد من المواد الخام إلى الأجهزة.
السيناريو 2: المركبات الصغيرة ذات متطلبات الطاقة المنخفضة
تعمل شركة Tesla على سيارة جديدة للمبتدئين لتسهيل استخدام سياراتها. سيكون الطراز 2 أو الطراز Q أرخص وأكثر إحكاما من سياراتهم الحالية، ولن تحتاج السيارات الأصغر ذات الميزات الأقل إلى الكثير من محتوى SiC لتشغيلها. ومع ذلك، من المرجح أن تحتفظ نماذجها الحالية بنفس التصميم ولا تزال تتطلب كميات كبيرة من SiC بشكل عام.
على الرغم من كل مزاياها، تعتبر كربيد السيليكون مادة باهظة الثمن، وقد أعرب العديد من مصنعي المعدات الأصلية عن رغبتهم في تقليل التكاليف. والآن بعد أن علقت شركة Tesla، وهي أكبر شركة تصنيع المعدات الأصلية في هذا المجال، على الأسعار، فقد يؤدي ذلك إلى الضغط على IDMs لخفض التكاليف. هل يمكن أن يكون إعلان تسلا بمثابة استراتيجية لطرح حلول أكثر تنافسية من حيث التكلفة؟ سيكون من المثير للاهتمام أن نرى كيف تتفاعل الصناعة في الأسابيع / الأشهر المقبلة ...
تستخدم شركة Idms استراتيجيات مختلفة لخفض التكاليف، مثل الحصول على الركيزة من موردين مختلفين، وتوسيع الإنتاج عن طريق زيادة القدرة والتحول إلى الرقائق ذات القطر الأكبر (6 "و 8"). من المرجح أن يؤدي الضغط المتزايد إلى تسريع منحنى التعلم للاعبين عبر سلسلة التوريد في هذا المجال. بالإضافة إلى ذلك، فإن ارتفاع التكاليف يمكن أن يجعل SiC أقل تكلفة ليس فقط لشركات صناعة السيارات الأخرى ولكن أيضًا للتطبيقات الأخرى، مما قد يؤدي إلى زيادة اعتمادها.
السيناريو 3: استبدال SIC بمواد أخرى
يراقب المحللون في Yole Intelligence عن كثب التقنيات الأخرى التي يمكن أن تتنافس مع SiC في السيارات الكهربائية. على سبيل المثال، يوفر SiC المحزز كثافة طاقة أعلى - فهل سنراه يحل محل SiC المسطح في المستقبل؟
بحلول عام 2023، سيتم استخدام Si IGBTs في محولات المركبات الكهربائية، وستكون في وضع جيد داخل الصناعة من حيث السعة والتكلفة. لا تزال الشركات المصنعة تعمل على تحسين الأداء، وقد تُظهر هذه الركيزة إمكانات نموذج الطاقة المنخفضة المذكور في السيناريو الثاني، مما يسهل التوسع بكميات كبيرة. ربما سيتم حجز SiC لسيارات Tesla الأكثر تقدمًا والأكثر قوة.
يُظهر GaN-on-Si إمكانات كبيرة في سوق السيارات، لكن المحللين يرون ذلك كاعتبار طويل المدى (أكثر من 5 سنوات في العواكس في العالم التقليدي). في حين كانت هناك بعض المناقشات في الصناعة حول GaN، فإن حاجة Tesla إلى خفض التكلفة وتوسيع النطاق الشامل تجعل من غير المرجح أن تنتقل إلى مادة أحدث بكثير وأقل نضجًا من SiC في المستقبل. ولكن هل تستطيع تسلا اتخاذ الخطوة الجريئة باعتماد هذه المادة المبتكرة أولاً؟ الوقت فقط سيخبرنا.
تأثرت شحنات الرقائق بشكل طفيف، ولكن قد تكون هناك أسواق جديدة
في حين أن الدفع نحو المزيد من التكامل لن يكون له تأثير يذكر على سوق الأجهزة، إلا أنه قد يكون له تأثير على شحنات الرقائق. على الرغم من أن السيناريو ليس دراماتيكيًا كما اعتقد الكثيرون في البداية، إلا أن كل سيناريو يتنبأ بانخفاض الطلب على كربيد السيليكون، مما قد يؤثر على شركات أشباه الموصلات.
ومع ذلك، فإنه يمكن أن يزيد من المعروض من المواد إلى الأسواق الأخرى التي نمت جنبا إلى جنب مع سوق السيارات على مدى السنوات الخمس الماضية. تتوقع شركة صناعة السيارات أن تنمو جميع الصناعات بشكل ملحوظ في السنوات المقبلة، وذلك بفضل انخفاض التكاليف وزيادة الوصول إلى المواد.
أرسل إعلان تيسلا موجات من الصدمة عبر الصناعة، ولكن بعد مزيد من التفكير، تظل التوقعات الخاصة بـ SiC إيجابية للغاية. إلى أين تتجه شركة تسلا بعد ذلك، وكيف ستتفاعل الصناعة وتتكيف؟ إنه يستحق اهتمامنا.
وقت النشر: 27 مارس 2023