وفقًا لتقرير صادر عن TrendForce Consulting، ومع وضوح مشاريع التعاون بين Anson وInfineon ومشاريع أخرى مع مصنعي السيارات والطاقة، من المتوقع أن يرتفع إجمالي سوق مكونات الطاقة SiC إلى 2.28 مليار دولار أمريكي في عام 2023 (ملاحظة المنزل لتكنولوجيا المعلومات: حوالي 15.869 مليار يوان)، بزيادة 41.4٪ على أساس سنوي.
وفقًا للتقرير، تشمل أشباه الموصلات من الجيل الثالث كربيد السيليكون (SiC) ونتريد الغاليوم (GaN)، ويمثل كربيد السيليكون 80% من إجمالي قيمة الإنتاج. يُعد كربيد السيليكون مناسبًا لتطبيقات الجهد والتيار العاليين، مما يُحسّن كفاءة المركبات الكهربائية وأنظمة معدات الطاقة المتجددة.
وفقًا لشركة TrendForce، يُعدّ قطاعا السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة من أبرز تطبيقات مكونات الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون، حيث بلغت قيمة هذه المكونات 1.09 مليار دولار أمريكي و210 ملايين دولار أمريكي على التوالي في عام 2022 (أي ما يعادل حاليًا حوالي 7.586 مليار يوان صيني). وتمثل هذه المكونات 67.4% و13.1% من إجمالي سوق مكونات الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون.
وفقًا لشركة TrendForce Consulting، من المتوقع أن يصل حجم سوق مكونات الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون إلى 5.33 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2026 (يبلغ حاليًا حوالي 37.097 مليار يوان). ولا تزال التطبيقات الرئيسية تعتمد على المركبات الكهربائية والطاقة المتجددة، حيث بلغت قيمة إنتاج المركبات الكهربائية 3.98 مليار دولار أمريكي (يبلغ حاليًا حوالي 27.701 مليار يوان)، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 38%. أما الطاقة المتجددة، فبلغت قيمتها 410 ملايين دولار أمريكي (يبلغ حاليًا حوالي 2.854 مليار يوان)، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 19%.
لم تثبط شركة تسلا مشغلي SiC
اعتمد نمو سوق كربيد السيليكون (SiC) على مدى السنوات الخمس الماضية بشكل كبير على شركة تيسلا، أول مُصنِّع للمعدات الأصلية يستخدم هذه المادة في المركبات الكهربائية، وأكبر مشترٍ لها حاليًا. لذلك، عندما أعلنت مؤخرًا عن إيجاد طريقة لتقليل كمية كربيد السيليكون المستخدمة في وحدات الطاقة المستقبلية بنسبة 75%، ساد الذعر قطاع الصناعة، وتضررت مخزونات الشركات الكبرى.
قد يبدو خفض الطلب على المواد بنسبة 75% أمراً مثيراً للقلق، وخاصة في غياب الكثير من السياق، ولكن هناك عدد من السيناريوهات المحتملة وراء هذا الإعلان ــ ولا يشير أي منها إلى انخفاض كبير في الطلب على المواد أو السوق ككل.
السيناريو 1: عدد أقل من الأجهزة
يعتمد العاكس ذو الـ 48 رقاقة في سيارة Tesla Model 3 على أحدث التقنيات المتاحة وقت التطوير (2017). ومع ذلك، مع نضج نظام SiC، هناك فرصة لتحسين أداء ركائز SiC من خلال تصميمات أنظمة أكثر تقدمًا ذات تكامل أعلى. في حين أنه من غير المرجح أن تقلل تقنية واحدة من SiC بنسبة 75٪، إلا أن التطورات المختلفة في التغليف والتبريد (أي التبريد على الوجهين والتبريد السائل) وهندسة الأجهزة الموجهة يمكن أن تؤدي إلى أجهزة أكثر إحكامًا وأفضل أداءً. لا شك أن Tesla ستستكشف هذه الفرصة، ومن المرجح أن يشير رقم 75٪ إلى تصميم عاكس متكامل للغاية يقلل عدد القوالب المستخدمة من 48 إلى 12. ومع ذلك، إذا كان هذا هو الحال، فإنه لا يعادل هذا التخفيض الإيجابي لمواد SiC كما تم اقتراحه.
في غضون ذلك، ستظل شركات تصنيع المعدات الأصلية الأخرى التي ستطلق مركبات بجهد 800 فولت في الفترة 2023-2024 تعتمد على كربيد السيليكون (SiC)، وهو المرشح الأمثل للأجهزة عالية القدرة والجهد في هذا القطاع. ونتيجة لذلك، قد لا تشهد شركات تصنيع المعدات الأصلية تأثيرًا قصير المدى على انتشار كربيد السيليكون.
يُبرز هذا الوضع تحوّل تركيز سوق السيارات المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) من المواد الخام إلى تكامل المعدات والأنظمة. تلعب وحدات الطاقة الآن دورًا حيويًا في تحسين التكلفة الإجمالية والأداء، ولدى جميع الشركات الرائدة في مجال كربيد السيليكون وحدات طاقة ذات قدرات تعبئة داخلية خاصة بها - بما في ذلك onsemi وSTMicroelectronics وInfineon. وتتوسع شركة Wolfspeed الآن لتتجاوز المواد الخام لتشمل الأجهزة.
السيناريو 2: المركبات الصغيرة ذات متطلبات الطاقة المنخفضة
تعمل تيسلا على سيارة جديدة للمبتدئين لتسهيل استخدام سياراتها. ستكون موديلات 2 أو موديل Q أرخص وأكثر إحكامًا من سياراتها الحالية، ولن تحتاج السيارات الأصغر ذات الميزات الأقل إلى نفس القدر من محتوى كربيد السيليكون لتشغيلها. ومع ذلك، من المرجح أن تحتفظ طرازاتها الحالية بنفس التصميم وستظل تتطلب كميات كبيرة من كربيد السيليكون بشكل عام.
على الرغم من مزاياه، يُعدّ كربيد السيليكون (SiC) مادةً باهظة الثمن، وقد أعرب العديد من مُصنّعي المعدات الأصلية (OEMs) عن رغبتهم في خفض التكاليف. والآن، وبعد أن علّقت تيسلا، أكبر مُصنّع للمعدات الأصلية في هذا المجال، على الأسعار، فقد يُشكّل ذلك ضغطًا على مُصنّعي المكونات الأصلية (IDMs) لخفض التكاليف. فهل يُمكن أن يكون إعلان تيسلا استراتيجيةً لتقديم حلول أكثر تنافسيةً من حيث التكلفة؟ سيكون من المثير للاهتمام معرفة رد فعل الصناعة في الأسابيع/الأشهر القادمة...
تستخدم شركات تصنيع مركبات السيليكون (IDMS) استراتيجيات مختلفة لخفض التكاليف، مثل الحصول على المواد الخام من موردين مختلفين، وتوسيع الإنتاج بزيادة الطاقة الإنتاجية، والتحول إلى رقائق ذات قطر أكبر (6 و8 بوصات). من المرجح أن يُسرّع هذا الضغط المتزايد من وتيرة تعلم الشركات في هذا المجال عبر سلسلة التوريد. إضافةً إلى ذلك، قد يجعل ارتفاع التكاليف كربيد السيليكون (SiC) أكثر تكلفةً، ليس فقط لشركات صناعة السيارات الأخرى، بل أيضًا لتطبيقات أخرى، مما قد يُعزز اعتماده.
السيناريو 3: استبدال SIC بمواد أخرى
يراقب محللو شركة Yole Intelligence عن كثب التقنيات الأخرى التي قد تنافس كربيد السيليكون (SiC) في المركبات الكهربائية. على سبيل المثال، يوفر كربيد السيليكون المُخدّد كثافة طاقة أعلى - فهل سنرى هذا الكربيد يحل محل كربيد السيليكون المسطح في المستقبل؟
بحلول عام ٢٠٢٣، ستُستخدم ترانزستورات Si IGBT في عاكسات السيارات الكهربائية، وهي تتمتع بمكانة مرموقة في هذا المجال من حيث السعة والتكلفة. لا يزال المصنعون يُحسّنون الأداء، وقد تُظهر هذه الركيزة إمكانات نموذج الطاقة المنخفضة المذكور في السيناريو الثاني، مما يُسهّل توسيع نطاقه بكميات كبيرة. ربما يُخصص SiC لسيارات تسلا الأكثر تطورًا وقوة.
تُظهر تقنية GaN-on-Si إمكاناتٍ كبيرة في سوق السيارات، لكن المحللين يعتبرونها خيارًا طويل الأجل (أكثر من خمس سنوات في مجال العاكسات التقليدية). ورغم وجود بعض النقاشات في قطاع صناعة السيارات حول GaN، إلا أن حاجة تيسلا لخفض التكاليف وتوسيع نطاق إنتاجها على نطاق واسع يجعل من غير المرجح أن تنتقل إلى مادة أحدث وأقل نضجًا من SiC في المستقبل. ولكن هل ستتخذ تيسلا الخطوة الجريئة باعتماد هذه المادة المبتكرة أولًا؟ الزمن وحده كفيل بإثبات ذلك.
تأثرت شحنات الرقائق بشكل طفيف، ولكن قد تكون هناك أسواق جديدة
في حين أن السعي نحو تكامل أكبر لن يكون له تأثير يُذكر على سوق الأجهزة، إلا أنه قد يؤثر على شحنات الرقائق. ورغم أن هذا التأثير ليس بالخطورة التي توقعها الكثيرون في البداية، إلا أن كل سيناريو يتوقع انخفاضًا في الطلب على كربيد السيليكون (SiC)، مما قد يؤثر على شركات أشباه الموصلات.
ومع ذلك، قد يزيد هذا من إمدادات المواد إلى أسواق أخرى شهدت نموًا متزامنًا مع سوق السيارات خلال السنوات الخمس الماضية. وتتوقع مجلة "أوتو" أن تشهد جميع القطاعات نموًا ملحوظًا في السنوات القادمة، ويعود ذلك أساسًا إلى انخفاض التكاليف وزيادة إمكانية الحصول على المواد.
أحدث إعلان تيسلا صدمةً في أرجاء الصناعة، ولكن بعد تأملٍ أعمق، لا تزال التوقعات لكربيد السيليكون إيجابيةً للغاية. إلى أين تتجه تيسلا بعد ذلك؟ وكيف سيتفاعل القطاع ويتكيف؟ الأمر يستحق اهتمامنا.
وقت النشر: ٢٧ مارس ٢٠٢٣