Według raportu opublikowanego przez TrendForce Consulting, w świetle jasnych wyników współpracy Anson, Infineon i innych producentów samochodów i energii, całkowity rynek komponentów zasilających SiC wzrośnie do 2,28 mld dolarów amerykańskich w 2023 r. (przyp. IT Home: ok. 15,869 mld juanów), co oznacza wzrost o 41,4% w ujęciu rok do roku.
Według raportu, półprzewodniki trzeciej generacji obejmują węglik krzemu (SiC) i azotek galu (GaN), a SiC stanowi 80% całkowitej wartości produkcji. SiC nadaje się do zastosowań wysokonapięciowych i wysokoprądowych, co może dodatkowo poprawić wydajność pojazdów elektrycznych i systemów energii odnawialnej.
Według TrendForce, dwa główne zastosowania komponentów zasilających SiC to pojazdy elektryczne i energia odnawialna, które w 2022 roku osiągnęły odpowiednio 1,09 mld USD i 210 mln USD (obecnie około 7,586 mld RMB). Stanowią one 67,4% i 13,1% całkowitego rynku komponentów zasilających SiC.
Według TrendForce Consulting, rynek komponentów zasilających SiC ma osiągnąć wartość 5,33 mld USD do 2026 roku (obecnie około 37,097 mld juanów). Główne zastosowania nadal opierają się na pojazdach elektrycznych i energii odnawialnej, a wartość produkcji pojazdów elektrycznych osiągnęła 3,98 mld USD (obecnie około 27,701 mld juanów), przy średniorocznym skumulowanym tempie wzrostu (CAGR) na poziomie około 38%. Energia odnawialna osiągnęła wartość 410 mln USD (obecnie około 2,854 mld juanów), przy średniorocznym tempie wzrostu (CAGR) na poziomie około 19%.
Tesla nie zniechęciła operatorów SiC
Rozwój rynku węglika krzemu (SiC) w ciągu ostatnich pięciu lat w dużej mierze zależał od firmy Tesla, pierwszego producenta oryginalnego wyposażenia, który zastosował ten materiał w pojazdach elektrycznych i obecnie największego nabywcy. Dlatego, gdy niedawno ogłosiła, że znalazła sposób na zmniejszenie ilości SiC w swoich przyszłych modułach zasilania o 75%, branża wpadła w panikę, a zapasy głównych graczy na rynku ucierpiały.
Cięcie o 75 procent brzmi alarmująco, zwłaszcza bez szerszego kontekstu, ale za ogłoszeniem tym kryje się szereg potencjalnych scenariuszy – żaden z nich nie sugeruje drastycznego spadku popytu na materiały ani rynku jako całości.
Scenariusz 1: Mniej urządzeń
48-chipowy falownik w modelu Tesla Model 3 opiera się na najnowocześniejszej technologii dostępnej w momencie jego rozwoju (2017 r.). Jednak wraz z dojrzewaniem ekosystemu SiC pojawia się możliwość zwiększenia wydajności podłoży SiC poprzez bardziej zaawansowane projekty systemów o wyższym stopniu integracji. Chociaż jest mało prawdopodobne, aby pojedyncza technologia zmniejszyła zużycie SiC o 75%, różne postępy w zakresie obudów, chłodzenia (tj. chłodzenia dwustronnego i cieczowego) oraz architektury urządzeń kanałowych mogą prowadzić do bardziej kompaktowych i wydajnych urządzeń. Tesla niewątpliwie zbada taką możliwość, a wartość 75% prawdopodobnie odnosi się do wysoce zintegrowanej konstrukcji falownika, która zmniejsza liczbę używanych matryc z 48 do 12. Jednakże, jeśli tak się stanie, nie jest to równoznaczne z tak znaczącą redukcją zużycia materiałów SiC, jak sugerowano.
Tymczasem inni producenci OEM, którzy wprowadzą na rynek pojazdy 800 V w latach 2023-24, nadal będą polegać na węgliku krzemu (SiC), który jest najlepszym kandydatem do urządzeń o dużej mocy i wysokim napięciu znamionowym w tym segmencie. W rezultacie producenci OEM mogą nie zauważyć krótkoterminowego wpływu na penetrację węglika krzemu (SiC).
Ta sytuacja uwydatnia przesunięcie uwagi na rynku motoryzacyjnym SiC z surowców na integrację urządzeń i systemów. Moduły mocy odgrywają obecnie kluczową rolę w poprawie ogólnych kosztów i wydajności, a wszyscy główni gracze na rynku SiC posiadają działy modułów mocy z własnymi, wewnętrznymi możliwościami pakowania – w tym Onsemi, STMicroelectronics i Infineon. Wolfspeed rozszerza swoją działalność poza surowce na urządzenia.
Scenariusz 2: Małe pojazdy o niskim zapotrzebowaniu na energię
Tesla pracuje nad nowym samochodem klasy podstawowej, aby ułatwić jego użytkowanie. Model 2 i Model Q będą tańsze i bardziej kompaktowe niż obecne modele, a mniejsze samochody z mniejszą liczbą funkcji nie będą potrzebowały tak dużej ilości SiC do zasilania. Jednak obecne modele prawdopodobnie zachowają tę samą konstrukcję i nadal będą wymagały dużej ilości SiC.
Pomimo wszystkich swoich zalet, SiC jest drogim materiałem i wielu producentów OEM wyraziło chęć obniżenia kosztów. Teraz, gdy Tesla, największy producent OEM w branży, skomentował ceny, może to wywrzeć presję na producentów OEM (IDM), aby obniżyli koszty. Czy ogłoszenie Tesli może być strategią mającą na celu wprowadzenie bardziej konkurencyjnych cenowo rozwiązań? Ciekawe, jak zareaguje branża w nadchodzących tygodniach/miesiącach…
Firmy zarządzające zasobami ludzkimi stosują różne strategie redukcji kosztów, takie jak pozyskiwanie substratów od różnych dostawców, zwiększanie produkcji poprzez zwiększenie mocy produkcyjnych oraz przechodzenie na wafle o większej średnicy (6” i 8”). Rosnąca presja prawdopodobnie przyspieszy proces uczenia się przez podmioty w całym łańcuchu dostaw w tym obszarze. Ponadto rosnące koszty mogą sprawić, że SiC stanie się bardziej przystępny cenowo nie tylko dla innych producentów samochodów, ale także dla innych zastosowań, co może dodatkowo przyspieszyć jego upowszechnienie.
Scenariusz 3: Zastąpienie SIC innymi materiałami
Analitycy z Yole Intelligence uważnie obserwują inne technologie, które mogłyby konkurować z SiC w pojazdach elektrycznych. Na przykład rowkowany SiC oferuje wyższą gęstość mocy – czy w przyszłości zastąpi on płaski SiC?
Do 2023 roku tranzystory Si IGBT będą wykorzystywane w falownikach pojazdów elektrycznych i będą dobrze pozycjonowane w branży pod względem wydajności i kosztów. Producenci wciąż poprawiają wydajność, a ten substrat może wykazywać potencjał modelu o niskim poborze mocy, o którym mowa w scenariuszu drugim, co ułatwia skalowanie w dużych ilościach. Być może SiC zostanie zarezerwowany dla bardziej zaawansowanych i mocniejszych samochodów Tesli.
GaN-on-Si ma ogromny potencjał na rynku motoryzacyjnym, ale analitycy postrzegają go jako rozwiązanie długoterminowe (ponad 5 lat w falownikach w tradycyjnym świecie). Chociaż w branży toczyła się dyskusja na temat GaN, potrzeba redukcji kosztów i zwiększenia skali produkcji sprawia, że Tesla raczej nie zdecyduje się w przyszłości na znacznie nowszy i mniej dojrzały materiał niż SiC. Czy jednak Tesla odważy się na odważny krok i jako pierwsza wdroży ten innowacyjny materiał? Czas pokaże.
Dostawy płytek są nieznacznie ograniczone, ale mogą pojawić się nowe rynki
Chociaż dążenie do większej integracji będzie miało niewielki wpływ na rynek urządzeń, może wpłynąć na dostawy płytek półprzewodnikowych. Choć nie tak drastycznie, jak początkowo sądzono, każdy scenariusz przewiduje spadek popytu na SiC, co może wpłynąć na firmy produkujące półprzewodniki.
Mogłoby to jednak zwiększyć podaż materiałów na innych rynkach, które rozwijały się wraz z rynkiem motoryzacyjnym w ciągu ostatnich pięciu lat. Branża motoryzacyjna spodziewa się znacznego wzrostu we wszystkich branżach w nadchodzących latach – niemal dzięki niższym kosztom i zwiększonemu dostępowi do materiałów.
Ogłoszenie Tesli wstrząsnęło branżą, ale po głębszej refleksji perspektywy dla SiC pozostają bardzo pozytywne. Dokąd zmierza Tesla – i jak branża zareaguje i dostosuje się? Warto zwrócić na to uwagę.
Czas publikacji: 27 marca 2023 r.