وفقًا لتقرير صادر عن شركة TrendForce Consulting، ونظرًا لوضوح مشاريع التعاون بين Anson و Infineon وغيرها من الشركات المصنعة للسيارات والطاقة، فمن المتوقع أن يرتفع إجمالي سوق مكونات الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون إلى 2.28 مليار دولار أمريكي في عام 2023 (ملاحظة من قطاع تكنولوجيا المعلومات: حوالي 15.869 مليار يوان)، بزيادة قدرها 41.4% على أساس سنوي.
بحسب التقرير، تشمل أشباه الموصلات من الجيل الثالث كربيد السيليكون (SiC) ونيتريد الغاليوم (GaN)، ويشكل كربيد السيليكون 80% من إجمالي قيمة الإنتاج. يُعد كربيد السيليكون مناسبًا لتطبيقات الجهد والتيار العاليين، مما يُسهم في تحسين كفاءة المركبات الكهربائية وأنظمة معدات الطاقة المتجددة.
بحسب شركة TrendForce، يُعدّ قطاعا السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة أبرز استخدامات مكونات الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون، حيث بلغت قيمتهما 1.09 مليار دولار و210 ملايين دولار على التوالي في عام 2022 (ما يعادل حاليًا حوالي 7.586 مليار يوان صيني). ويمثل هذان القطاعان 67.4% و13.1% من إجمالي سوق مكونات الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون.
بحسب شركة تريند فورس للاستشارات، من المتوقع أن يصل حجم سوق مكونات الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون إلى 5.33 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2026 (ما يعادل حاليًا حوالي 37.097 مليار يوان صيني). ولا تزال التطبيقات الرئيسية تعتمد على المركبات الكهربائية والطاقة المتجددة، حيث بلغت قيمة إنتاج المركبات الكهربائية 3.98 مليار دولار أمريكي (ما يعادل حاليًا حوالي 27.701 مليار يوان صيني)، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 38%. أما الطاقة المتجددة، فقد بلغت قيمتها 410 ملايين دولار أمريكي (ما يعادل حاليًا حوالي 2.854 مليار يوان صيني)، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 19%.
لم تثنِ شركة تسلا مشغلي كربيد السيليكون
اعتمد نمو سوق كربيد السيليكون (SiC) خلال السنوات الخمس الماضية بشكل كبير على شركة تسلا، أول شركة مصنعة للمعدات الأصلية تستخدم هذه المادة في السيارات الكهربائية، وأكبر مشترٍ لها اليوم. لذا، عندما أعلنت مؤخرًا أنها وجدت طريقة لتقليل كمية كربيد السيليكون المستخدمة في وحدات الطاقة المستقبلية بنسبة 75%، ساد الذعر في القطاع، وتأثرت مخزونات الشركات الكبرى سلبًا.
إن خفض بنسبة 75 في المائة يبدو مثيراً للقلق، خاصة بدون الكثير من السياق، ولكن هناك عدد من السيناريوهات المحتملة وراء هذا الإعلان - 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 شريحة في سيارة تسلا موديل 3 على أحدث التقنيات المتاحة وقت تطويره (2017). ومع ذلك، ومع نضوج منظومة كربيد السيليكون (SiC)، تلوح في الأفق فرصة لتحسين أداء ركائز كربيد السيليكون من خلال تصميمات أنظمة أكثر تطورًا وتكاملًا. ورغم أنه من غير المرجح أن تُقلل تقنية واحدة من استخدام كربيد السيليكون بنسبة 75%، إلا أن التطورات المختلفة في التغليف والتبريد (مثل التبريد ثنائي الجوانب والتبريد السائل) وهندسة الأجهزة الموجهة قد تُفضي إلى أجهزة أكثر إحكامًا وأفضل أداءً. ولا شك أن تسلا ستستكشف هذه الفرصة، ومن المرجح أن نسبة 75% تشير إلى تصميم عاكس عالي التكامل يُقلل عدد الشرائح المستخدمة من 48 إلى 12. مع ذلك، إذا كان هذا هو الحال، فإنه لا يُعادل انخفاضًا إيجابيًا في استخدام مواد كربيد السيليكون كما هو مُقترح.
في غضون ذلك، ستظل الشركات المصنعة الأخرى التي ستطلق مركبات بجهد 800 فولت في عامي 2023-2024 تعتمد على كربيد السيليكون، الذي يُعد الخيار الأمثل للأجهزة عالية الطاقة والجهد في هذا القطاع. ونتيجة لذلك، قد لا تشهد هذه الشركات تأثيرًا فوريًا على انتشار كربيد السيليكون.
يُبرز هذا الوضع تحوّل تركيز سوق كربيد السيليكون في قطاع السيارات من المواد الخام إلى المعدات وتكامل الأنظمة. تلعب وحدات الطاقة الآن دورًا حيويًا في تحسين التكلفة والأداء الإجماليين، وتمتلك جميع الشركات الكبرى في هذا المجال وحدات طاقة مزودة بقدرات تغليف داخلية خاصة بها، بما في ذلك Onsemi وSTMicroelectronics وInfineon. وتتوسع Wolfspeed الآن لتشمل الأجهزة بدلًا من المواد الخام.
السيناريو الثاني: المركبات الصغيرة ذات متطلبات الطاقة المنخفضة
تعمل شركة تسلا على تطوير سيارة جديدة للمبتدئين لتسهيل استخدام سياراتها. ستكون سيارة موديل 2 أو موديل Q أرخص وأصغر حجماً من سياراتها الحالية، ولن تحتاج السيارات الأصغر حجماً والأقل ميزات إلى كميات كبيرة من كربيد السيليكون (SiC) لتشغيلها. مع ذلك، من المرجح أن تحتفظ طرازاتها الحالية بنفس التصميم، وستظل تتطلب كميات كبيرة من كربيد السيليكون بشكل عام.
على الرغم من مزايا كربيد السيليكون، إلا أنه مادة باهظة الثمن، وقد أعرب العديد من مصنعي المعدات الأصلية عن رغبتهم في خفض التكاليف. والآن، بعد أن علّقت شركة تسلا، أكبر مصنعي المعدات الأصلية في هذا المجال، على الأسعار، قد يُشكل ذلك ضغطًا على مصنعي الدوائر المتكاملة لخفض التكاليف. هل يُمكن أن يكون إعلان تسلا استراتيجيةً لتشجيع حلول أكثر تنافسية من حيث التكلفة؟ سيكون من المثير للاهتمام متابعة ردود فعل القطاع في الأسابيع/الأشهر القادمة.
تستخدم شركات تصنيع الدوائر المتكاملة استراتيجيات مختلفة لخفض التكاليف، مثل استيراد الركائز من موردين مختلفين، وتوسيع الإنتاج بزيادة الطاقة الإنتاجية، والتحول إلى رقائق ذات أقطار أكبر (6 و8 بوصات). ومن المرجح أن يؤدي هذا الضغط المتزايد إلى تسريع عملية التعلم لدى جميع الجهات الفاعلة في سلسلة التوريد في هذا المجال. إضافةً إلى ذلك، قد تجعل التكاليف المتزايدة كربيد السيليكون (SiC) في متناول الجميع، ليس فقط لشركات تصنيع السيارات الأخرى، بل أيضاً لتطبيقات أخرى، مما قد يدفع إلى زيادة اعتماده.
السيناريو 3: استبدال كربيد السيليكون بمواد أخرى
يراقب المحللون في شركة Yole Intelligence عن كثب التقنيات الأخرى التي قد تنافس كربيد السيليكون (SiC) في السيارات الكهربائية. على سبيل المثال، يوفر كربيد السيليكون ذو الأخاديد كثافة طاقة أعلى - فهل سنشهد استبداله بكربيد السيليكون المسطح في المستقبل؟
بحلول عام 2023، ستُستخدم ترانزستورات IGBT المصنوعة من السيليكون في محولات الطاقة للسيارات الكهربائية، وهي تتمتع بمكانة جيدة في هذا القطاع من حيث السعة والتكلفة. لا يزال المصنّعون يعملون على تحسين الأداء، وقد تُظهر هذه الركيزة إمكانات النموذج منخفض الطاقة المذكور في السيناريو الثاني، مما يُسهّل التوسع في الإنتاج بكميات كبيرة. ربما سيُخصّص كربيد السيليكون لسيارات تسلا الأكثر تطورًا وقوة.
تُظهر تقنية GaN-on-Si إمكانات هائلة في سوق السيارات، لكن المحللين يرون أن هذا الأمر يتطلب دراسة طويلة الأمد (أكثر من خمس سنوات في مجال العواكس في الأنظمة التقليدية). ورغم وجود بعض النقاشات في الصناعة حول GaN، إلا أن حاجة تسلا لخفض التكاليف وزيادة الإنتاج على نطاق واسع تجعل من غير المرجح أن تلجأ إلى مادة أحدث وأقل نضجًا من SiC في المستقبل. ولكن هل تستطيع تسلا اتخاذ الخطوة الجريئة باعتماد هذه المادة المبتكرة أولًا؟ الأيام كفيلة بالإجابة.
تأثرت شحنات الرقائق بشكل طفيف، ولكن قد تظهر أسواق جديدة
في حين أن السعي نحو مزيد من التكامل لن يكون له تأثير كبير على سوق الأجهزة، إلا أنه قد يؤثر على شحنات الرقائق. ورغم أن هذا التأثير ليس بالحدة التي توقعها الكثيرون في البداية، إلا أن كل سيناريو يتوقع انخفاضًا في الطلب على كربيد السيليكون، وهو ما قد يؤثر على شركات أشباه الموصلات.
مع ذلك، قد يؤدي ذلك إلى زيادة إمدادات المواد إلى أسواق أخرى نمت بالتوازي مع سوق السيارات خلال السنوات الخمس الماضية. ويتوقع قطاع السيارات نموًا ملحوظًا في جميع الصناعات خلال السنوات القادمة، ويعود الفضل في ذلك بشكل كبير إلى انخفاض التكاليف وزيادة إمكانية الحصول على المواد.
أحدث إعلان تسلا صدمة في أوساط الصناعة، ولكن بعد مزيد من التفكير، لا تزال التوقعات بشأن كربيد السيليكون إيجابية للغاية. ما هي الخطوة التالية لتسلا؟ وكيف ستتفاعل الصناعة وتتكيف؟ إنه أمر يستحق اهتمامنا.
تاريخ النشر: 27 مارس 2023