Согласно отчету, опубликованному TrendForce Consulting, как ясно показывают Anson, Infineon и другие проекты сотрудничества с производителями автомобилей и энергетики, общий рынок силовых компонентов SiC вырастет до 2,28 миллиардов долларов США в 2023 году (примечание ИТ-специалистов: около 15,869 миллиардов юаней). ), что на 41,4% больше, чем годом ранее.
Согласно отчету, полупроводники третьего поколения включают карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), а на долю SiC приходится 80% от общего объема выпускаемой продукции. Карбид кремния подходит для сценариев применения с высоким напряжением и сильным током, что может еще больше повысить эффективность электромобилей и систем оборудования, использующих возобновляемые источники энергии.
По данным TrendForce, двумя основными сферами применения силовых компонентов SiC являются электромобили и возобновляемые источники энергии, стоимость которых в 2022 году достигла $1,09 млрд и $210 млн соответственно (в настоящее время около 7,586 млрд юаней). На его долю приходится 67,4% и 13,1% от общего рынка силовых компонентов SiC.
По данным TrendForce Consulting, ожидается, что к 2026 году рынок силовых компонентов SiC достигнет $5,33 млрд (сейчас около 37,097 млрд юаней). Основные приложения по-прежнему полагаются на электромобили и возобновляемые источники энергии, при этом объем производства электромобилей достигает 3,98 млрд долларов США (в настоящее время около 27,701 млрд юаней), среднегодовой темп роста (средний годовой темп роста) составляет около 38%; Возобновляемые источники энергии достигли 410 миллионов долларов США (около 2,854 миллиарда юаней в настоящее время), среднегодовой темп роста около 19%.
Tesla не отпугивает операторов SiC
Рост рынка карбида кремния (SiC) за последние пять лет во многом зависел от Tesla, первого производителя оригинального оборудования, использовавшего этот материал в электромобилях, и крупнейшего покупателя сегодня. Поэтому, когда недавно компания объявила, что нашла способ сократить количество SiC, используемого в своих будущих силовых модулях, на 75 процентов, отрасль погрузилась в панику, и запасы основных игроков пострадали.
Сокращение на 75 процентов звучит тревожно, особенно без особого контекста, но за этим объявлением стоит ряд потенциальных сценариев, ни один из которых не предполагает резкого сокращения спроса на материалы или рынка в целом.
Сценарий 1: Меньше устройств
48-микросхемный инвертор в Tesla Model 3 основан на самой инновационной технологии, доступной на момент разработки (2017 г.). Однако по мере развития экосистемы SiC появляется возможность повысить производительность подложек SiC за счет более совершенных системных конструкций с более высокой степенью интеграции. Хотя маловероятно, что одна технология позволит сократить количество SiC на 75%, различные достижения в области упаковки, охлаждения (т. е. двустороннего и жидкостного охлаждения) и канальной архитектуры устройств могут привести к созданию более компактных и более производительных устройств. Tesla, несомненно, изучит такую возможность, и цифра в 75%, вероятно, относится к высокоинтегрированной конструкции инвертора, которая уменьшает количество используемых кристаллов с 48 до 12. Однако, если это так, то это не эквивалентно такому инвертору. положительное сокращение материалов SiC, как было предложено.
Между тем, другие OEM-производители, выпустившие на рынок автомобили с напряжением 800 В в 2023–2024 годах, по-прежнему будут полагаться на SiC, который является лучшим кандидатом для устройств высокой мощности и высокого напряжения в этом сегменте. В результате OEM-производители могут не заметить краткосрочного воздействия на проникновение SiC.
Эта ситуация подчеркивает смещение акцента автомобильного рынка SiC с сырья на интеграцию оборудования и систем. Модули питания теперь играют жизненно важную роль в повышении общей стоимости и производительности, и все основные игроки в сфере SiC имеют предприятия по производству модулей питания со своими собственными возможностями внутренней упаковки, включая onsemi, STMicroelectronics и Infineon. Wolfspeed теперь выходит за рамки сырья и переходит к устройствам.
Сценарий 2: Маленькие транспортные средства с низким энергопотреблением
Tesla работает над новым автомобилем начального уровня, чтобы сделать его более простым в использовании. Модель 2 или Модель Q будут дешевле и компактнее, чем их нынешние автомобили, а автомобилям меньшего размера с меньшим количеством функций не потребуется столько содержания карбида кремния для их питания. Однако существующие модели, скорее всего, сохранят ту же конструкцию и в целом потребуют большого количества SiC.
Несмотря на все свои достоинства, SiC — дорогой материал, и многие производители выразили желание снизить затраты. Теперь, когда Tesla, крупнейший OEM-производитель в отрасли, прокомментировал цены, это может оказать давление на IDM с целью снижения затрат. Может ли заявление Tesla стать стратегией по созданию более конкурентоспособных по стоимости решений? Будет интересно посмотреть, как отреагирует отрасль в ближайшие недели/месяцы…
Idms использует разные стратегии для снижения затрат, например, за счет поиска подложек у разных поставщиков, расширения производства за счет увеличения мощности и перехода на пластины большего диаметра (6 дюймов и 8 дюймов). Повышенное давление, вероятно, ускорит процесс обучения игроков по всей цепочке поставок в этой области. Кроме того, растущие затраты могут сделать SiC более доступным не только для других автопроизводителей, но и для других приложений, что может способствовать его дальнейшему внедрению.
Сценарий 3: Замена SIC другими материалами
Аналитики Yole Intelligence внимательно следят за другими технологиями, которые могут конкурировать с SiC в электромобилях. Например, рифленый SiC обеспечивает более высокую удельную мощность – увидим ли мы, что он заменит плоский SiC в будущем?
К 2023 году Si IGBT будут использоваться в инверторах для электромобилей и займут хорошие позиции в отрасли с точки зрения мощности и стоимости. Производители все еще улучшают производительность, и этот субстрат может продемонстрировать потенциал модели с низким энергопотреблением, упомянутой во втором сценарии, что упрощает масштабирование в больших количествах. Возможно, SiC будет зарезервирован для более продвинутых и мощных автомобилей Tesla.
GaN-on-Si демонстрирует большой потенциал на автомобильном рынке, но аналитики рассматривают это как долгосрочную перспективу (более 5 лет для инверторов в традиционном мире). Несмотря на то, что в отрасли ведутся некоторые дискуссии вокруг GaN, необходимость Tesla в снижении затрат и увеличении массы делает маловероятным переход компании на гораздо более новый и менее зрелый материал, чем SiC, в будущем. Но сможет ли Tesla сделать смелый шаг и начать использовать этот инновационный материал первым? Только время покажет.
Поставки пластин пострадали незначительно, но могут появиться новые рынки
Хотя стремление к большей интеграции окажет незначительное влияние на рынок устройств, оно может повлиять на поставки полупроводниковых пластин. Хотя это и не так драматично, как многие первоначально думали, каждый сценарий предсказывает снижение спроса на SiC, что может повлиять на полупроводниковые компании.
Однако это могло бы увеличить поставки материалов на другие рынки, которые выросли вместе с авторынком за последние пять лет. В автомобильной отрасли ожидают, что в ближайшие годы все отрасли значительно вырастут — почти благодаря снижению затрат и расширению доступа к материалам.
Заявление Tesla вызвало шок в отрасли, но, если задуматься, перспективы SiC остаются очень позитивными. Куда Tesla пойдет дальше — и как отрасль отреагирует и адаптируется? Это стоит нашего внимания.
Время публикации: 27 марта 2023 г.