TrendForce Consultingin julkaiseman raportin mukaan Ansonin, Infineonin ja muiden auto- ja energiavalmistajien kanssa tehtyjen yhteistyöhankkeiden selkeydestä piikarbidikomponenttien kokonaismarkkinoiden odotetaan kasvavan 2,28 miljardiin Yhdysvaltain dollariin vuonna 2023 (IT-kotimaassa noin 15,869 miljardia yuania), mikä on 41,4 % enemmän kuin edellisenä vuonna.
Raportin mukaan kolmannen sukupolven puolijohteisiin kuuluvat piikarbidi (SiC) ja galliumnitridi (GaN), ja piikarbidin osuus kokonaistuotannon arvosta on 80 %. Piikarbidi soveltuu suurjännite- ja suurvirtasovelluksiin, mikä voi parantaa entisestään sähköajoneuvojen ja uusiutuvan energian laitejärjestelmien tehokkuutta.
TrendForcen mukaan piikarbidikomponenttien kaksi suurinta sovellusta ovat sähköajoneuvot ja uusiutuva energia, joiden arvo oli vuonna 2022 1,09 miljardia dollaria ja 210 miljoonaa dollaria (tällä hetkellä noin 7,586 miljardia RMB). Se muodostaa 67,4 % ja 13,1 % piikarbidikomponenttien kokonaismarkkinoista.
TrendForce Consultingin mukaan piikarbiditehokomponenttien markkinoiden odotetaan nousevan 5,33 miljardiin dollariin vuoteen 2026 mennessä (tällä hetkellä noin 37,097 miljardia yuania). Valtavirran sovellukset perustuvat edelleen sähköajoneuvoihin ja uusiutuvaan energiaan, ja sähköajoneuvojen tuotantoarvo on 3,98 miljardia dollaria (tällä hetkellä noin 27,701 miljardia yuania) ja CAGR (yhdistetty vuotuinen kasvuvauhti) on noin 38 %. Uusiutuvan energian markkinat nousivat 410 miljoonaan Yhdysvaltain dollariin (tällä hetkellä noin 2,854 miljardia yuania), ja CAGR on noin 19 %.
Tesla ei ole estänyt piikarbiditoimijoita
Piikarbidimarkkinoiden (SiC) kasvu viimeisten viiden vuoden aikana on pitkälti riippunut Teslasta, joka oli ensimmäinen alkuperäislaitevalmistaja, joka käytti materiaalia sähköajoneuvoissa, ja nykyään suurin ostaja. Niinpä kun se äskettäin ilmoitti löytäneensä keinon vähentää tulevissa tehomoduuleissaan käytettävän piikarbidin määrää 75 prosentilla, teollisuus joutui paniikkiin ja suurten toimijoiden varastot kärsivät.
75 prosentin leikkaus kuulostaa hälyttävältä, varsinkin ilman sen suurempaa kontekstia, mutta ilmoituksen taustalla on useita mahdollisia skenaarioita – mikään niistä ei viittaa materiaalien kysynnän tai markkinoiden kokonaisuudessaan dramaattiseen laskuun.
Skenaario 1: Vähemmän laitteita
Tesla Model 3:n 48-sirun invertteri perustuu kehityshetkellä (2017) saatavilla olleeseen innovatiivisimpaan teknologiaan. Piikarbidiekosysteemin kypsyessä piikarbidialustojen suorituskykyä voidaan kuitenkin parantaa kehittyneempien ja integroidumpien järjestelmäsuunnittelujen avulla. Vaikka on epätodennäköistä, että yksi teknologia vähentäisi piikarbidin määrää 75 %, erilaiset pakkaus-, jäähdytys- (esim. kaksipuolinen ja nestejäähdytteinen) ja kanavoituneen laitearkkitehtuurin edistysaskeleet voivat johtaa kompaktimpiin ja paremmin suoriutuviin laitteisiin. Tesla epäilemättä tutkii tällaista mahdollisuutta, ja 75 %:n luku viittaa todennäköisesti pitkälle integroituun invertterisuunnitteluun, joka vähentää käyttämiensä piirien määrää 48:sta 12:een. Jos näin on, se ei kuitenkaan vastaa piikarbidimateriaalien määrän niin positiivista vähenemistä kuin on ehdotettu.
Samaan aikaan muut laitevalmistajat, jotka tuovat markkinoille 800 V:n ajoneuvoja vuosina 2023–2024, käyttävät edelleen piikarbidia, joka on paras vaihtoehto tämän segmentin suuritehoisille ja korkeajännitteisille laitteille. Tämän seurauksena laitevalmistajat eivät välttämättä näe lyhyen aikavälin vaikutusta piikarbidin markkinaosuuteen.
Tämä tilanne korostaa piikarbidiautoteollisuuden markkinoiden painopisteen siirtymistä raaka-aineista laitteisiin ja järjestelmiin integrointiin. Tehomoduuleilla on nyt keskeinen rooli kokonaiskustannusten ja suorituskyvyn parantamisessa, ja kaikilla piikarbidialan tärkeimmillä toimijoilla on tehomoduuliliiketoimintaa, jolla on omat sisäiset pakkausosaamisensa – mukaan lukien onsemi, STMicroelectronics ja Infineon. Wolfspeed laajentaa nyt toimintaansa raaka-aineista laitteisiin.
Skenaario 2: Pienet ajoneuvot, joiden tehontarve on alhainen
Tesla on työskennellyt uuden perusmallin parissa helpottaakseen ajoneuvojensa käyttöä. Model 2 tai Model Q ovat halvempia ja kompaktimpia kuin nykyiset ajoneuvot, eivätkä pienemmät ja vähemmän ominaisuuksia sisältävät autot tarvitse yhtä paljon piikarbidia voimanlähteenään. Nykyiset mallit kuitenkin todennäköisesti säilyttävät saman rakenteen ja tarvitsevat silti runsaasti piikarbidia.
Kaikista hyveistään huolimatta piikarbidi (SiC) on kallis materiaali, ja monet laitevalmistajat (OEM) ovat ilmaisseet halunsa alentaa kustannuksia. Nyt kun Tesla, alan suurin laitevalmistaja, on kommentoinut hintoja, tämä voi painostaa itsenäisiä laitevalmistajia (IDM) alentamaan kustannuksia. Voisiko Teslan ilmoitus olla strategia kustannuskilpailukykyisempien ratkaisujen edistämiseksi? On mielenkiintoista nähdä, miten teollisuus reagoi tulevina viikkoina/kuukausina…
Autovalmistajat käyttävät erilaisia strategioita kustannusten vähentämiseksi, kuten hankkimalla substraattia eri toimittajilta, laajentamalla tuotantoa lisäämällä kapasiteettia ja siirtymällä suurempiin kiekkoihin (6" ja 8"). Lisääntynyt paine todennäköisesti kiihdyttää toimitusketjun toimijoiden oppimiskäyrää tällä alueella. Lisäksi nousevat kustannukset voisivat tehdä piikarbidista edullisempaa paitsi muille autonvalmistajille myös muissa sovelluksissa, mikä voisi entisestään edistää sen käyttöönottoa.
Skenaario 3: Korvaa SIC muilla materiaaleilla
Yole Intelligencen analyytikot seuraavat tarkasti muita teknologioita, jotka voisivat kilpailla piikarbidin kanssa sähköajoneuvoissa. Esimerkiksi uritettu piikarbidi tarjoaa suuremman tehotiheyden – korvaako se tulevaisuudessa litteän piikarbidin?
Vuoteen 2023 mennessä pii-IGBT:itä käytetään sähköautojen inverttereissä, ja ne ovat alalla hyvin asemassa kapasiteetin ja kustannusten suhteen. Valmistajat parantavat edelleen suorituskykyä, ja tämä alusta saattaa osoittaa skenaariossa kaksi mainitun pienitehoisen mallin potentiaalin, mikä helpottaa sen skaalaamista suurissa määrin. Ehkä piikarbidi varataan Teslan edistyneempiin ja tehokkaampiin autoihin.
GaN-on-Si:llä on suurta potentiaalia autoteollisuudessa, mutta analyytikot näkevät tämän pitkän aikavälin arviona (perinteisessä maailmassa yli 5 vuotta inverttereissä). Vaikka GaN:sta on keskusteltu alalla jonkin verran, Teslan tarve kustannussäästöille ja massatuotannon lisäämiselle tekee epätodennäköiseksi, että se siirtyisi tulevaisuudessa paljon uudempaan ja vähemmän kypsään materiaaliin kuin piikarbidi. Mutta pystyykö Tesla ottamaan rohkean askeleen ja ottamaan tämän innovatiivisen materiaalin käyttöön ensimmäisenä? Vain aika näyttää.
Kiekkojen toimitukset vaikuttivat hieman, mutta uusia markkinoita voi olla
Vaikka pyrkimyksellä laajempaan integraatioon on vain vähän vaikutusta laitemarkkinoihin, sillä voi olla vaikutusta kiekkotoimituksiin. Vaikka vaikutus ei olekaan niin dramaattinen kuin monet alun perin ajattelivat, jokainen skenaario ennustaa piikarbidin kysynnän laskua, mikä voi vaikuttaa puolijohdeyrityksiin.
Se voisi kuitenkin lisätä materiaalien tarjontaa muille markkinoille, jotka ovat kasvaneet automarkkinoiden mukana viimeisten viiden vuoden aikana. Autoteollisuus odottaa kaikkien toimialojen kasvavan merkittävästi tulevina vuosina – lähes alhaisempien kustannusten ja materiaalien saatavuuden lisääntymisen ansiosta.
Teslan ilmoitus lähetti shokkiaaltoja toimialalle, mutta tarkemmin pohdittuna piikarbidin näkymät ovat edelleen erittäin positiiviset. Minne Tesla menee seuraavaksi – ja miten toimiala reagoi ja sopeutuu? Se on huomiomme arvoinen.
Julkaisun aika: 27.3.2023