Enligt en rapport som släppts av TrendForce Consulting, i takt med att Anson, Infineon och andra samarbetsprojekt med bil- och energitillverkare är tydliga, kommer den totala marknaden för SiC-kraftkomponenter att öka till 2,28 miljarder dollar år 2023 (IT-marknaden för hemmamarknaden: cirka 15,869 miljarder yuan), en ökning med 41,4 % jämfört med föregående år.
Enligt rapporten består tredje generationens halvledare av kiselkarbid (SiC) och galliumnitrid (GaN), och SiC står för 80 % av det totala produktionsvärdet. SiC är lämplig för högspännings- och högströmsapplikationer, vilket ytterligare kan förbättra effektiviteten hos elfordon och förnybara energisystem.
Enligt TrendForce är de två främsta tillämpningarna för SiC-kraftkomponenter elfordon och förnybar energi, vilka nådde 1,09 miljarder dollar respektive 210 miljoner dollar år 2022 (för närvarande cirka 7,586 miljarder RMB). De står för 67,4 % respektive 13,1 % av den totala marknaden för SiC-kraftkomponenter.
Enligt TrendForce Consulting förväntas marknaden för SiC-kraftkomponenter nå 5,33 miljarder dollar år 2026 (för närvarande cirka 37,097 miljarder yuan). De vanligaste tillämpningarna är fortfarande beroende av elfordon och förnybar energi, med ett produktionsvärde för elfordon som når 3,98 miljarder dollar (för närvarande cirka 27,701 miljarder yuan), en årlig tillväxttakt (CAGR) på cirka 38 %; förnybar energi nådde 410 miljoner amerikanska dollar (för närvarande cirka 2,854 miljarder yuan), en årlig tillväxttakt på cirka 19 %.
Tesla har inte avskräckt SiC-operatörer
Tillväxten på marknaden för kiselkarbid (SiC) under de senaste fem åren har till stor del varit beroende av Tesla, den första originalutrustningstillverkaren som använde materialet i elfordon, och den största köparen idag. Så när de nyligen meddelade att de hade hittat ett sätt att minska mängden SiC som används i sina framtida kraftmoduler med 75 procent, kastades branschen in i panik, och lagren hos de stora aktörerna drabbades.
En minskning med 75 procent låter alarmerande, särskilt utan mycket sammanhang, men det finns ett antal potentiella scenarier bakom tillkännagivandet – inget av dem tyder på en dramatisk minskning av efterfrågan på material eller marknaden som helhet.
Scenario 1: Färre enheter
48-chipsväxelriktaren i Tesla Model 3 är baserad på den mest innovativa tekniken som fanns tillgänglig vid tidpunkten för utvecklingen (2017). Men allt eftersom SiC-ekosystemet mognar finns det en möjlighet att utöka prestandan hos SiC-substrat genom mer avancerade systemdesigner med högre integration. Även om det är osannolikt att en enda teknik kommer att minska SiC med 75 %, kan olika framsteg inom kapsling, kylning (dvs. dubbelsidig och vätskekylning) och kanaliserad enhetsarkitektur leda till mer kompakta och bättre prestandabaserade enheter. Tesla kommer utan tvekan att utforska en sådan möjlighet, och siffran 75 % hänvisar sannolikt till en högintegrerad växelriktardesign som minskar antalet chips som används från 48 till 12. Men om så är fallet motsvarar det inte en så positiv minskning av SiC-material som har föreslagits.
Samtidigt kommer andra OEM-tillverkare som lanserar 800V-fordon under 2023–24 fortfarande att förlita sig på kiselkarbid, vilket är den bästa kandidaten för högeffekts- och högspänningsenheter i detta segment. Som ett resultat av detta kanske OEM-tillverkare inte ser någon kortsiktig effekt på kiselkarbidpenetrationen.
Denna situation belyser skiftet i SiC-fordonsmarknadens fokus från råmaterial till utrustning och systemintegration. Kraftmoduler spelar nu en viktig roll för att förbättra den totala kostnaden och prestandan, och alla större aktörer inom SiC-området har kraftmodulverksamheter med sina egna interna kapslingsmöjligheter – inklusive onsemi, STMicroelectronics och Infineon. Wolfspeed expanderar nu från råmaterial till enheter.
Scenario 2: Små fordon med lågt effektbehov
Tesla har arbetat på en ny instegsbil för att göra deras fordon enklare att använda. Model 2 eller Model Q kommer att vara billigare och mer kompakta än deras nuvarande fordon, och mindre bilar med färre funktioner kommer inte att behöva lika mycket SiC-innehåll för att driva dem. De befintliga modellerna kommer dock sannolikt att behålla samma design och fortfarande kräva stora mängder SiC totalt sett.
Trots alla sina fördelar är SiC ett dyrt material, och många OEM-tillverkare har uttryckt en önskan att minska kostnaderna. Nu när Tesla, den största OEM-tillverkaren inom området, har kommenterat priserna kan detta sätta press på IDM-tillverkare att minska kostnaderna. Kan Teslas tillkännagivande vara en strategi för att driva fram mer kostnadseffektiva lösningar? Det ska bli intressant att se hur branschen reagerar under de kommande veckorna/månaderna…
IDM-företag använder olika strategier för att minska kostnaderna, till exempel genom att köpa substrat från olika leverantörer, utöka produktionen genom att öka kapaciteten och byta till wafers med större diameter (6" och 8"). Det ökade trycket kommer sannolikt att påskynda inlärningskurvan för aktörer i hela leveranskedjan inom detta område. Dessutom kan stigande kostnader göra SiC mer överkomligt, inte bara för andra biltillverkare utan även för andra tillämpningar, vilket ytterligare skulle kunna driva dess införande.
Scenario 3: Ersätt SIC med andra material
Analytiker på Yole Intelligence håller noga koll på andra tekniker som kan konkurrera med SiC i elfordon. Till exempel erbjuder spårad SiC högre effekttäthet – kommer vi att se den ersätta platt SiC i framtiden?
År 2023 kommer Si IGBT:er att användas i växelriktare för elbilar och är väl positionerade inom branschen vad gäller kapacitet och kostnad. Tillverkare förbättrar fortfarande prestandan, och detta substrat kan visa potentialen hos lågeffektsmodellen som nämns i scenario två, vilket gör det lättare att skala upp i stora mängder. Kanske kommer SiC att reserveras för Teslas mer avancerade och kraftfullare bilar.
GaN-on-Si visar stor potential på fordonsmarknaden, men analytiker ser detta som ett långsiktigt övervägande (över 5 år inom växelriktare i den traditionella världen). Även om det har förekommit en del diskussioner i branschen kring GaN, gör Teslas behov av kostnadsminskningar och massuppskalning det osannolikt att de kommer att gå över till ett mycket nyare och mindre moget material än SiC i framtiden. Men kan Tesla ta det djärva steget att först anamma detta innovativa material? Bara tiden kan utvisa.
Waferleveranser påverkades något, men det kan finnas nya marknader
Även om satsningen på ökad integration kommer att ha liten inverkan på marknaden för kretsar, kan den påverka leveranserna av wafers. Även om det inte är så dramatiskt som många initialt trodde, förutspår varje scenario en minskning av efterfrågan på kiselkarbid, vilket kan påverka halvledarföretag.
Det skulle dock kunna öka tillgången på material till andra marknader som har vuxit tillsammans med bilmarknaden under de senaste fem åren. Bilindustrin förväntar sig att alla branscher kommer att växa avsevärt under de kommande åren – nästan tack vare lägre kostnader och ökad tillgång till material.
Teslas tillkännagivande chockade branschen, men vid närmare eftertanke är utsikterna för SiC fortfarande mycket positiva. Vart går Tesla härnäst – och hur kommer branschen att reagera och anpassa sig? Det är värt vår uppmärksamhet.
Publiceringstid: 27 mars 2023