De opkomst en vooruitzichten van de markt voor siliciumcarbide (SiC)-energieapparaten

Siliciumcarbide (SiC)-voedingsapparaten maken gebruik van een superieur halfgeleidermateriaal dat bekend staat als SiC, dat verschillende prominente voordelen biedt vergeleken met conventionele siliciummaterialen.

De voordelen vloeien voort uit de baanbrekende technische prestaties, zoals het werken onder hogere temperaturen en spanning, het verminderen van het energieverbruik tijdens het schakelen en het verbeteren van de algehele efficiëntie van elektronische systemen. Dankzij de uitstekende thermische stabiliteit van SiC kan het ook betrouwbaar werken onder extreme omstandigheden, waardoor het zeer geschikt is voor toepassingen met hoog vermogen.

SiC-apparaten zijn divers en omvatten bipolaire junctietransistors (BJT's), veldeffecttransistors (FET's) en diodes, allemaal ontworpen om de unieke eigenschappen van SiC-materiaal te maximaliseren.

SiC-apparaten worden steeds vaker toegepast in sectoren als hernieuwbare energie, vermogenselektronica, automobielindustrie en telecommunicatie, met een groeiende vraag naar hoogwaardige oplossingen.Vooral in de auto-industrie, naarmate voertuigen meer geëlektrificeerd worden, neemt de behoefte aan SiC-apparaten die de elektrische energie beheren toe. Voertuigen die zijn uitgerust met elektrische aandrijfsystemen hebben bijvoorbeeld geavanceerde energieoplossingen nodig om de actieradius te optimaliseren en de voertuigprestaties te verbeteren.

1. Aanjagers van de groei van de SiC-markt

Verschillende factoren stimuleren de groei van de markt voor siliciumcarbide-energieapparatuur. Ten eerste zet het toegenomen milieubewustzijn industrieën ertoe aan om efficiëntere energieoplossingen te zoeken om de impact op het milieu te minimaliseren, waardoor energie-efficiënte SiC-apparaten bijzonder aantrekkelijk worden.

Bovendien vereist de uitbreiding van de sector voor hernieuwbare energie meer energieapparatuur die grote hoeveelheden energie efficiënt kan verwerken en omzetten, zoals zonnepaneelcellen en windturbines, die aanzienlijk zouden kunnen profiteren van de verbeterde efficiëntie van SiC-apparaten.

De stijgende populariteit van elektrische voertuigen stimuleert ook de vraag naar vermogenselektronische componenten. Tegen 2030 zullen zowel elektrische voertuigen als de SiC-markt naar verwachting een wijdverbreide groei doormaken.Uit de huidige gegevens blijkt dat de markt voor elektrische voertuigen tot 2030 met een samengesteld jaarlijks groeipercentage (CAGR) zal stijgen, waarbij het verkoopvolume naar verwachting 64 miljoen eenheden zal bereiken, vier keer zoveel als in 2022..

In zo’n levendige marktomgeving is het van cruciaal belang dat het aanbod van componenten voor elektrische aandrijfsystemen gelijke tred kan houden met de snelgroeiende vraag naar elektrische voertuigen. Vergeleken met traditionele op silicium gebaseerde producten kunnen SiC metaaloxide-halfgeleider veldeffecttransistors (MOSFET's) die worden gebruikt in voedingssystemen voor elektrische voertuigen (vooral converters), DC-DC-converters en ingebouwde laders hogere schakelfrequenties bieden.

Dit prestatieverschil draagt ​​bij aan een grotere efficiëntie, een groter bereik van het voertuig en de verlaging van de totale kosten op het gebied van batterijcapaciteit en thermisch beheer. Deelnemers uit de halfgeleiderindustrie, zoals fabrikanten en ontwerpers, en exploitanten uit de auto-industrie worden gezien als sleutelkrachten bij het benutten van de groeiende kansen op de markt voor elektrische voertuigen om waarde te creëren en een concurrentievoordeel te behalen, en zij worden geconfronteerd met aanzienlijke uitdagingen in het tijdperk van elektrificatie.

2.Chauffeurs in het domein van elektrische voertuigen

Momenteel vertegenwoordigt de mondiale industrie van siliciumcarbide-apparaten een markt van ongeveer twee miljard dollar. Tegen 2030 zal dit cijfer naar verwachting stijgen tot tussen de 11 en 14 miljard dollar, met een verwachte CAGR van 26%. De explosieve groei van de verkoop van elektrische voertuigen, gekoppeld aan de voorkeur van de omvormer voor SiC-materialen, suggereert dat de sector van elektrische voertuigen in de toekomst 70% van de vraag naar SiC-energieapparatuur zal absorberen. China, met zijn sterke vraag naar elektrische voertuigen, zal naar verwachting ongeveer 40% van de vraag naar siliciumcarbide in de binnenlandse productie-industrie voor elektrische voertuigen voor zijn rekening nemen.

Met name op het gebied van elektrische voertuigen (EV’s) is de verscheidenheid aan aandrijfsystemen, zoals batterij-elektrische voertuigen (BEV’s), hybride elektrische voertuigen (HEV’s) of plug-in hybride elektrische voertuigen (PHEV’s), evenals de spanning niveaus van 400 volt of 800 volt bepalen de voordelen en de omvang van de SiC-toepassing. Puur elektrische voertuigvoedingssystemen die op 800 volt werken, zullen eerder gebruik maken van op SiC gebaseerde omvormers vanwege hun streven naar maximale efficiëntie.

Er wordt verwacht dat tegen 2030 puur elektrische modellen 75% van de totale EV-productie zullen uitmaken, tegen 50% in 2022. HEV's en PHEV's zullen naar verwachting de resterende 25% van het marktaandeel innemen. Op dat moment wordt verwacht dat de marktpenetratie van 800-volt-stroomsystemen meer dan 50% zal bedragen, terwijl dit cijfer in 2022 minder dan 5% bedroeg.

Wat de competitieve marktstructuur betreft, neigen de belangrijkste spelers in het SiC-domein de voorkeur te geven aan een verticaal geïntegreerd model, een trend die wordt ondersteund door de huidige marktconcentratie.Momenteel is ongeveer 60%-65% van het marktaandeel in handen van enkele toonaangevende bedrijven. Verwacht wordt dat de Chinese markt tegen 2030 zijn leidende positie op het gebied van SiC-levering zal behouden.

3.Van 6-inch tot 8-inch tijdperk

Momenteel wordt ongeveer 80% van de Chinese SiC-wafels en meer dan 95% van de apparaten geleverd door buitenlandse fabrikanten. Verticale integratie van wafers naar apparaten kan een productieverhoging van 5%-10% en een winstmargeverbetering van 10%-15% realiseren.

De huidige transitie is de verschuiving van de productie van 6-inch wafers naar het gebruik van 8-inch wafers. De acceptatie van dit materiaal zal naar verwachting rond 2024 of 2025 beginnen en zal naar verwachting in 2030 een marktpenetratie van 50% bereiken. Verwacht wordt dat de Amerikaanse markt tussen 2024 en 2025 ook zal beginnen met de massaproductie van 8-inch wafers.

Ondanks aanvankelijk hogere prijzen als gevolg van lagere productievolumes, wordt verwacht dat de verschillen tussen de grote fabrikanten de komende tien jaar kleiner zullen worden, dankzij verbeteringen in de productieprocessen en de adoptie van nieuwe technologieën. Bijgevolg wordt verwacht dat de productievolumes van 8-inch wafers snel zullen toenemen om aan de marktvraag en prijsconcurrentie te voldoen, terwijl ook kostenbesparingen zullen worden gerealiseerd door de upgrade naar grotere waferformaten.

Ondanks de brede vooruitzichten voor de toekomst van de markt voor siliciumcarbide-energieapparatuur, is het groeipad echter gevuld met uitdagingen en kansen. De snelle groei van deze markt is toe te schrijven aan de mondiale nadruk op het verbeteren van de energie-efficiëntie, de technologische vooruitgang, het verbeteren van de applicatieprestaties en het toenemende belang dat wordt gehecht aan ecologische duurzaamheid.

4.Uitdagingen en kansen

Het groeitraject van SiC wordt gevoed door de voortdurende stijging van de vraag naar elektrische voertuigen, wat een schat aan kansen biedt in de hele waardeketen. Deze opkomende technologie hervormt geleidelijk het landschap van de vermogenselektronica-industrie en biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele op silicium gebaseerde apparaten.

De snelle verspreiding van elektrische voertuigen en de cruciale rol van SiC in deze snelgroeiende markt hebben alle deelnemers binnen de gehele industriële keten diepgaand beïnvloed. Voor deze entiteiten vereist hun positionering binnen de steeds evoluerende SiC-markt de overweging van verschillende factoren. De huidige halfgeleidermarkt is volwassener en kan snel reageren op de marktdynamiek.

Onder deze omstandigheden kunnen alle bedrijven binnen de sector profiteren van voortdurende monitoring van veranderingen en flexibele strategieaanpassingen. Ondanks de exponentiële groei wordt de SiC-markt nog steeds geconfronteerd met uitdagingen zoals hoge productiekosten en productiecomplexiteiten die het potentieel voor grootschalige toepassing beperken. Voortdurende innovatie en investeringen in onderzoek en ontwikkeling dragen echter bij aan kostenreductie en een grotere distributie van apparaten.

De toeleveringsketen vormt een nieuwe uitdaging voor SiC, van de levering van apparaten tot de waferproductie en de systeemintegratie. Elke schakel in deze fasen zou, als gevolg van geopolitieke overwegingen of overwegingen op het gebied van de leveringszekerheid, een herontwerp van meer aanpasbare inkoopstrategieën noodzakelijk kunnen maken.

Op het gebied van kansen groeit, met de vooruitgang van opkomende technologieën zoals digitalisering, kunstmatige intelligentie en het internet der dingen, de marktvraag naar meer geavanceerde energieoplossingen voortdurend, waarbij SiC-energieapparaten een cruciale rol spelen.De voortdurende vooruitgang van de SiC-technologie zal een wijdverspreide invloed uitoefenen in meerdere sectoren en de toekomst van de vermogenselektronica-industrie vormgeven. Tegelijkertijd zullen technologische innovatie en kostenreductie de SiC-technologie toegankelijker maken, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor een bredere toepassing ervan op de elektronicamarkt.**