Selon un rapport publié par TrendForce Consulting, alors que les projets de coopération d'Anson, d'Infineon et d'autres avec des constructeurs automobiles et énergétiques sont clairement établis, le marché global des composants de puissance en SiC devrait atteindre 2,28 milliards de dollars américains en 2023 (note IT Home : environ 15,869 milliards de yuans), soit une hausse de 41,4 % sur un an.
D'après le rapport, les semi-conducteurs de troisième génération comprennent le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN), le SiC représentant 80 % de la production totale. Le SiC est adapté aux applications haute tension et courant élevé, ce qui permet d'améliorer encore l'efficacité des véhicules électriques et des systèmes d'énergies renouvelables.
D'après TrendForce, les deux principales applications des composants de puissance en carbure de silicium (SiC) sont les véhicules électriques et les énergies renouvelables, qui représentaient respectivement 1,09 milliard et 210 millions de dollars en 2022 (soit environ 7,586 milliards de yuans actuellement). Ces secteurs représentent 67,4 % et 13,1 % du marché total des composants de puissance en SiC.
Selon TrendForce Consulting, le marché des composants de puissance en carbure de silicium (SiC) devrait atteindre 5,33 milliards de dollars d'ici 2026 (contre environ 37,097 milliards de yuans actuellement). Les principales applications restent les véhicules électriques et les énergies renouvelables. Le marché des véhicules électriques représente 3,98 milliards de dollars (contre environ 27,701 milliards de yuans actuellement), soit un taux de croissance annuel composé (TCAC) d'environ 38 %. Le marché des énergies renouvelables, quant à lui, a atteint 410 millions de dollars (contre environ 2,854 milliards de yuans actuellement), soit un TCAC d'environ 19 %.
Tesla n'a pas dissuadé les opérateurs de SiC
La croissance du marché du carbure de silicium (SiC) ces cinq dernières années a été largement tributaire de Tesla, premier constructeur à utiliser ce matériau dans les véhicules électriques et aujourd'hui principal acheteur. Aussi, lorsque l'entreprise a récemment annoncé avoir trouvé un moyen de réduire de 75 % la quantité de SiC utilisée dans ses futurs modules de puissance, le secteur s'est retrouvé en émoi et les stocks des principaux acteurs ont chuté.
Une réduction de 75 % paraît alarmante, surtout sans contexte, mais plusieurs scénarios potentiels expliquent cette annonce – aucun ne suggérant une baisse spectaculaire de la demande de matériaux ou du marché dans son ensemble.
Scénario 1 : Moins d’appareils
L'onduleur à 48 puces de la Tesla Model 3 repose sur la technologie la plus innovante disponible au moment de son développement (2017). Cependant, avec la maturation de l'écosystème SiC, il est possible d'améliorer les performances des substrats SiC grâce à des conceptions de systèmes plus avancées et une intégration plus poussée. Bien qu'il soit peu probable qu'une seule technologie permette de réduire la quantité de SiC de 75 %, diverses avancées en matière de conditionnement, de refroidissement (par exemple, refroidissement double face et refroidissement liquide) et d'architecture de dispositifs à canaux peuvent conduire à des dispositifs plus compacts et plus performants. Tesla explorera sans aucun doute cette piste, et le chiffre de 75 % fait probablement référence à une conception d'onduleur hautement intégrée qui réduit le nombre de puces utilisées de 48 à 12. Toutefois, si tel est le cas, cela ne correspond pas à la réduction significative de la quantité de matériaux SiC qui a été évoquée.
Parallèlement, les autres constructeurs qui lanceront des véhicules 800 V en 2023-2024 continueront de privilégier le carbure de silicium (SiC), matériau de choix pour les composants haute puissance et haute tension de ce segment. De ce fait, la pénétration du SiC pourrait ne pas être affectée à court terme.
Cette situation met en lumière le changement d'orientation du marché automobile du SiC, qui passe des matières premières à l'intégration d'équipements et de systèmes. Les modules de puissance jouent désormais un rôle essentiel dans l'amélioration du coût et des performances globales, et tous les acteurs majeurs du secteur du SiC possèdent des activités dédiées aux modules de puissance, avec leurs propres capacités d'encapsulation internes – notamment Onsemi, STMicroelectronics et Infineon. Wolfspeed étend désormais son activité au-delà des matières premières pour inclure les composants.
Scénario 2 : Petits véhicules à faible consommation d’énergie
Tesla travaille sur un nouveau modèle d'entrée de gamme afin de simplifier l'utilisation de ses véhicules. La Model 2 ou la Model Q seront moins chères et plus compactes que les modèles actuels. Plus petites et dotées de moins d'options, elles nécessiteront moins de silicium-carbone (SiC) pour leur fonctionnement. En revanche, les modèles existants conserveront probablement leur conception actuelle et continueront de nécessiter d'importantes quantités de SiC.
Malgré ses nombreux avantages, le SiC est un matériau coûteux, et de nombreux constructeurs automobiles ont exprimé le souhait de réduire leurs coûts. L'annonce de Tesla, le plus grand constructeur du secteur, concernant les prix pourrait inciter les fabricants de composants intégrés (IDM) à réduire les leurs. Cette annonce de Tesla pourrait-elle être une stratégie pour promouvoir des solutions plus compétitives ? Il sera intéressant d'observer la réaction du secteur dans les semaines et les mois à venir…
Les fabricants de semi-conducteurs (IDM) mettent en œuvre différentes stratégies pour réduire leurs coûts, notamment en diversifiant leurs sources d'approvisionnement en substrats, en augmentant leur production par l'accroissement de leurs capacités et en optant pour des plaquettes de plus grand diamètre (6 et 8 pouces). Cette pression accrue devrait accélérer l'apprentissage des acteurs de la chaîne d'approvisionnement dans ce domaine. Par ailleurs, la hausse des coûts pourrait rendre le carbure de silicium (SiC) plus abordable non seulement pour les autres constructeurs automobiles, mais aussi pour d'autres applications, ce qui pourrait favoriser son adoption.
Scénario 3 : Remplacer le SIC par d’autres matériaux
Les analystes de Yole Intelligence suivent de près les autres technologies susceptibles de concurrencer le SiC dans les véhicules électriques. Par exemple, le SiC rainuré offre une densité de puissance supérieure ; remplacera-t-il le SiC plat à l’avenir ?
D'ici 2023, les IGBT en silicium seront utilisés dans les onduleurs des véhicules électriques et occuperont une place de choix sur le marché en termes de capacité et de coût. Les fabricants continuent d'améliorer leurs performances, et ce substrat pourrait révéler le potentiel du modèle basse consommation évoqué dans le deuxième scénario, facilitant ainsi une production à grande échelle. Le carbure de silicium sera peut-être réservé aux véhicules Tesla les plus performants et les plus puissants.
La technologie GaN sur Si présente un fort potentiel sur le marché automobile, mais les analystes la considèrent comme un investissement à long terme (plus de 5 ans pour les onduleurs traditionnels). Bien que le GaN ait fait l'objet de discussions au sein de l'industrie, la nécessité pour Tesla de réduire les coûts et d'accroître sa production à grande échelle rend improbable son passage à un matériau beaucoup plus récent et moins mature que le SiC. Mais Tesla osera-t-elle franchir le pas et adopter ce matériau innovant en premier ? L'avenir nous le dira.
Les livraisons de plaquettes ont été légèrement affectées, mais de nouveaux marchés pourraient se dessiner.
Si la tendance à une intégration accrue aura peu d'impact sur le marché des dispositifs, elle pourrait affecter les livraisons de plaquettes. Bien que moins marquée que prévu initialement, chaque scénario prévoit une baisse de la demande de SiC, ce qui pourrait impacter les fabricants de semi-conducteurs.
Toutefois, cela pourrait accroître l'approvisionnement en matériaux d'autres marchés qui ont connu une croissance parallèle à celle du marché automobile ces cinq dernières années. Le secteur automobile prévoit une croissance significative de tous les secteurs d'activité dans les années à venir, notamment grâce à la baisse des coûts et à un meilleur accès aux matériaux.
L'annonce de Tesla a provoqué une onde de choc dans le secteur, mais après réflexion, les perspectives pour le SiC restent très positives. Quelle sera la prochaine étape pour Tesla ? Comment le secteur réagira-t-il et s'adaptera-t-il ? Cela mérite toute notre attention.
Date de publication : 27 mars 2023