Secondo un rapporto pubblicato da TrendForce Consulting, grazie ai progetti di collaborazione tra Anson, Infineon e altri produttori del settore automobilistico ed energetico, il mercato complessivo dei componenti di potenza in SiC raggiungerà i 2,28 miliardi di dollari USA nel 2023 (circa 15,869 miliardi di yuan), con un aumento del 41,4% su base annua.
Secondo il rapporto, i semiconduttori di terza generazione includono il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN), e il SiC rappresenta l'80% del valore totale della produzione. Il SiC è adatto per applicazioni ad alta tensione e alta corrente, che possono ulteriormente migliorare l'efficienza dei veicoli elettrici e dei sistemi di apparecchiature per le energie rinnovabili.
Secondo TrendForce, le due principali applicazioni per i componenti di potenza in SiC sono i veicoli elettrici e le energie rinnovabili, che nel 2022 hanno raggiunto rispettivamente 1,09 miliardi di dollari e 210 milioni di dollari (attualmente circa 7,586 miliardi di RMB). Queste rappresentano il 67,4% e il 13,1% del mercato totale dei componenti di potenza in SiC.
Secondo TrendForce Consulting, si prevede che il mercato dei componenti di potenza in SiC raggiungerà i 5,33 miliardi di dollari entro il 2026 (attualmente circa 37,097 miliardi di yuan). Le principali applicazioni si basano ancora sui veicoli elettrici e sulle energie rinnovabili, con un valore di produzione per i veicoli elettrici pari a 3,98 miliardi di dollari (attualmente circa 27,701 miliardi di yuan), con un tasso di crescita annuo composto (CAGR) di circa il 38%; le energie rinnovabili hanno raggiunto i 410 milioni di dollari (attualmente circa 2,854 miliardi di yuan), con un CAGR di circa il 19%.
Tesla non ha scoraggiato gli operatori SiC
La crescita del mercato del carburo di silicio (SiC) negli ultimi cinque anni è dipesa in gran parte da Tesla, il primo produttore di apparecchiature originali a utilizzare il materiale nei veicoli elettrici e oggi il maggiore acquirente. Pertanto, quando ha recentemente annunciato di aver trovato un modo per ridurre del 75% la quantità di SiC utilizzata nei suoi futuri moduli di potenza, il settore è andato nel panico e le scorte dei principali produttori ne hanno risentito.
Un taglio del 75% sembra allarmante, soprattutto senza un contesto adeguato, ma dietro l'annuncio si celano diversi scenari possibili, nessuno dei quali suggerisce una drastica riduzione della domanda di materiali o del mercato nel suo complesso.
Scenario 1: Meno dispositivi
L'inverter a 48 chip della Tesla Model 3 si basa sulla tecnologia più innovativa disponibile al momento dello sviluppo (2017). Tuttavia, con la maturazione dell'ecosistema SiC, si apre la possibilità di estendere le prestazioni dei substrati SiC attraverso progetti di sistema più avanzati e con una maggiore integrazione. Sebbene sia improbabile che una singola tecnologia riduca la quantità di SiC del 75%, diversi progressi nel packaging, nel raffreddamento (ad esempio, a doppia faccia e a liquido) e nell'architettura dei dispositivi canalizzati possono portare a dispositivi più compatti e performanti. Tesla esplorerà senza dubbio questa opportunità e la cifra del 75% si riferisce probabilmente a un design dell'inverter altamente integrato che riduce il numero di chip utilizzati da 48 a 12. Tuttavia, se così fosse, ciò non equivarrebbe a una riduzione così significativa dei materiali SiC come è stato ipotizzato.
Nel frattempo, altri produttori che lanceranno veicoli a 800 V nel 2023-2024 continueranno a utilizzare il SiC, che rappresenta la soluzione migliore per dispositivi ad alta potenza e alta tensione in questo segmento. Di conseguenza, i produttori potrebbero non riscontrare un impatto a breve termine sulla diffusione del SiC.
Questa situazione evidenzia il cambiamento di focus del mercato automobilistico del SiC, che si sta spostando dalle materie prime all'integrazione di apparecchiature e sistemi. I moduli di potenza svolgono ora un ruolo fondamentale nel migliorare i costi e le prestazioni complessive, e tutti i principali attori nel settore del SiC dispongono di divisioni dedicate ai moduli di potenza con proprie capacità di packaging interne, tra cui onsemi, STMicroelectronics e Infineon. Wolfspeed si sta ora espandendo oltre le materie prime, includendo anche i dispositivi.
Scenario 2: Veicoli di piccole dimensioni con bassi requisiti di potenza
Tesla sta lavorando a una nuova auto entry-level per rendere i suoi veicoli più facili da usare. La Model 2 o la Model Q saranno più economiche e compatte rispetto ai modelli attuali, e le auto più piccole con meno funzionalità non richiederanno una grande quantità di SiC per funzionare. Tuttavia, è probabile che i modelli esistenti mantengano lo stesso design e richiedano comunque grandi quantità di SiC nel complesso.
Nonostante i suoi numerosi pregi, il SiC è un materiale costoso e molti produttori di apparecchiature originali (OEM) hanno espresso il desiderio di ridurne i costi. Ora che Tesla, il più grande OEM del settore, si è espressa sui prezzi, ciò potrebbe spingere i produttori di semiconduttori integrati (IDM) a ridurre i costi. L'annuncio di Tesla potrebbe essere una strategia per incentivare soluzioni più competitive in termini di costi? Sarà interessante osservare la reazione del settore nelle prossime settimane/mesi…
I produttori di semiconduttori stanno adottando diverse strategie per ridurre i costi, come ad esempio l'approvvigionamento del substrato da diversi fornitori, l'espansione della produzione aumentando la capacità e il passaggio a wafer di diametro maggiore (6" e 8"). La crescente pressione accelererà probabilmente la curva di apprendimento per gli operatori lungo tutta la catena di fornitura in questo settore. Inoltre, l'aumento dei costi potrebbe rendere il SiC più accessibile non solo per altre case automobilistiche, ma anche per altre applicazioni, il che potrebbe ulteriormente favorirne l'adozione.
Scenario 3: Sostituire il SIC con altri materiali
Gli analisti di Yole Intelligence stanno monitorando attentamente altre tecnologie che potrebbero competere con il SiC nei veicoli elettrici. Ad esempio, il SiC scanalato offre una maggiore densità di potenza: lo vedremo sostituire il SiC piatto in futuro?
Entro il 2023, gli IGBT al silicio (Si) saranno utilizzati negli inverter dei veicoli elettrici e si posizionano bene nel settore in termini di capacità e costi. I produttori continuano a migliorarne le prestazioni e questo substrato potrebbe dimostrare il potenziale del modello a bassa potenza menzionato nel secondo scenario, che facilita la produzione su larga scala. Forse il carburo di silicio (SiC) sarà riservato alle auto Tesla più avanzate e potenti.
Il GaN su Si mostra un grande potenziale nel mercato automobilistico, ma gli analisti lo considerano un investimento a lungo termine (oltre 5 anni negli inverter tradizionali). Sebbene nel settore si sia discusso del GaN, la necessità di Tesla di ridurre i costi e di raggiungere una produzione di massa rende improbabile un passaggio futuro a un materiale molto più recente e meno maturo del SiC. Ma Tesla sarà in grado di compiere il passo audace di adottare per prima questo materiale innovativo? Solo il tempo lo dirà.
Le spedizioni di wafer hanno subito un lieve calo, ma potrebbero aprirsi nuovi mercati.
Sebbene la spinta verso una maggiore integrazione avrà un impatto limitato sul mercato dei dispositivi, potrebbe avere ripercussioni sulle spedizioni di wafer. Pur non essendo così drastico come molti inizialmente temevano, ogni scenario prevede un calo della domanda di SiC, che potrebbe avere ripercussioni sulle aziende produttrici di semiconduttori.
Tuttavia, ciò potrebbe aumentare l'offerta di materiali ad altri mercati che sono cresciuti di pari passo con il settore automobilistico negli ultimi cinque anni. Il settore automobilistico prevede una crescita significativa per tutti i comparti nei prossimi anni, quasi interamente grazie alla riduzione dei costi e al maggiore accesso ai materiali.
L'annuncio di Tesla ha scosso l'intero settore, ma a ben guardare, le prospettive per il SiC rimangono molto positive. Quale sarà il prossimo passo di Tesla? E come reagirà e si adatterà il settore? È una domanda che merita la nostra attenzione.
Data di pubblicazione: 27 marzo 2023