El auge y las perspectivas del mercado de dispositivos de energía de carburo de silicio (SiC)

Los dispositivos de potencia de carburo de silicio (SiC) aprovechan un material semiconductor superior conocido como SiC, que ofrece varias ventajas destacadas en comparación con los materiales de silicio convencionales.

Los beneficios se derivan de su innovador rendimiento técnico, como trabajar bajo temperaturas y voltajes más altos, reducir el consumo de energía durante la conmutación y mejorar la eficiencia general de los sistemas electrónicos. La excelente estabilidad térmica del SiC también le permite funcionar de manera confiable en condiciones extremas, lo que lo hace muy adecuado para aplicaciones de alta potencia.

Los dispositivos de SiC son diversos e incluyen transistores de unión bipolar (BJT), transistores de efecto de campo (FET) y diodos, todos diseñados para maximizar las características únicas del material de SiC.

Los dispositivos de SiC se aplican cada vez más en sectores como las energías renovables, la electrónica de potencia, la automoción y las telecomunicaciones, con una demanda creciente de soluciones de alto rendimiento.Especialmente en la industria automotriz, a medida que los vehículos se electrifican cada vez más, aumenta la necesidad de dispositivos de SiC que gestionen la energía eléctrica. Por ejemplo, los vehículos equipados con sistemas de propulsión eléctrica requieren soluciones de energía avanzadas para optimizar la autonomía y mejorar el rendimiento del vehículo.

1. Impulsores del crecimiento del mercado de SiC

Varios factores están impulsando el crecimiento del mercado de dispositivos de energía de carburo de silicio. En primer lugar, una mayor conciencia ambiental está impulsando a las industrias a buscar soluciones energéticas más eficientes para minimizar el impacto ambiental, lo que hace que los dispositivos de SiC energéticamente eficientes sean particularmente atractivos.

Además, la expansión de la industria de las energías renovables requiere más equipos eléctricos que puedan manejar y convertir de manera eficiente grandes cantidades de energía, como células de paneles solares y turbinas eólicas, que podrían beneficiarse significativamente de la eficiencia mejorada de los dispositivos de SiC.

La creciente popularidad de los vehículos eléctricos también impulsa la demanda de componentes electrónicos de potencia. Para 2030, se prevé que tanto los vehículos eléctricos como el mercado de SiC experimenten un crecimiento generalizado.Los datos actuales sugieren que el mercado de vehículos eléctricos se disparará a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) hasta 2030, y se espera que el volumen de ventas alcance los 64 millones de unidades, cuatro veces el de 2022..

En un entorno de mercado tan vibrante, es crucial garantizar que el suministro de componentes del sistema de propulsión eléctrica pueda seguir el ritmo de la creciente demanda de vehículos eléctricos. En comparación con los productos tradicionales basados ​​en silicio, los transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico (MOSFET) de SiC utilizados en sistemas de energía de vehículos eléctricos (especialmente convertidores), convertidores CC-CC y cargadores integrados pueden ofrecer frecuencias de conmutación más altas.

Esta diferencia de rendimiento contribuye a una mayor eficiencia, una mayor autonomía del vehículo y la reducción de los costos generales en capacidad de la batería y gestión térmica. Los participantes de la industria de semiconductores, como fabricantes y diseñadores, y operadores de la industria automotriz son vistos como fuerzas clave para aprovechar las crecientes oportunidades en el mercado de vehículos eléctricos para crear valor y obtener una ventaja competitiva, y se enfrentan a importantes desafíos en la era de la electrificación.

2.Conductores en el ámbito de los vehículos eléctricos

Actualmente, la industria mundial de dispositivos de carburo de silicio representa un mercado de aproximadamente dos mil millones de dólares estadounidenses. Para 2030, se espera que esta cifra aumente a entre 11 y 14 mil millones de dólares estadounidenses, con una tasa compuesta anual esperada del 26%.. El crecimiento explosivo de las ventas de vehículos eléctricos, junto con la preferencia de sus inversores por los materiales de SiC, sugiere que el sector de los vehículos eléctricos absorberá el 70% de la demanda de dispositivos de energía de SiC en el futuro. Se espera que China, con su fuerte apetito por los vehículos eléctricos, impulse alrededor del 40% de la demanda de carburo de silicio de la industria nacional de fabricación de vehículos eléctricos.

En particular, en el ámbito de los vehículos eléctricos (EV), la variedad de sistemas de propulsión, como los vehículos eléctricos de batería (BEV), los vehículos eléctricos híbridos (HEV) o los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV), así como el voltaje Los niveles de 400 voltios u 800 voltios determinan las ventajas y el alcance de la aplicación de SiC. Es más probable que los sistemas de energía de vehículos eléctricos puros que funcionan a 800 voltios adopten inversores basados ​​en SiC debido a su búsqueda de máxima eficiencia.

Para 2030, se prevé que los modelos puramente eléctricos representarán el 75% de la producción total de vehículos eléctricos, frente al 50% en 2022.. Se espera que los HEV y PHEV ocupen el 25% restante de la cuota de mercado. En ese momento, se prevé que la tasa de penetración en el mercado de los sistemas eléctricos de 800 voltios supere el 50%, mientras que esta cifra fue inferior al 5% en 2022.

En términos de estructura de mercado competitivo, los actores clave en el dominio del SiC tienden a favorecer un modelo verticalmente integrado, una tendencia respaldada por la actual concentración del mercado.En la actualidad, aproximadamente entre el 60% y el 65% de la cuota de mercado está controlada por unas pocas empresas líderes. Para 2030, se espera que el mercado chino mantenga su posición de liderazgo en el ámbito del suministro de SiC..

3.De la era de 6 pulgadas a 8 pulgadas

Actualmente, alrededor del 80% de las obleas de SiC de China y más del 95% de los dispositivos son suministrados por fabricantes extranjeros. La integración vertical desde obleas hasta dispositivos puede lograr un aumento de la producción del 5 % al 10 % y una mejora del margen de beneficio del 10 % al 15 %..

La transición actual es el paso de fabricar obleas de 6 pulgadas a utilizar obleas de 8 pulgadas. Se prevé que la adopción de este material comience alrededor de 2024 o 2025 y se espera que alcance una tasa de penetración en el mercado del 50% para 2030. También se prevé que el mercado de los Estados Unidos comience la producción en masa de obleas de 8 pulgadas entre 2024 y 2025.

A pesar de los precios inicialmente más altos debido a los menores volúmenes de producción, se espera que las disparidades entre los principales fabricantes de obleas de 8 pulgadas se reduzcan durante la próxima década, gracias a los avances en los procesos de fabricación y la adopción de nuevas tecnologías. En consecuencia, se prevé que los volúmenes de producción de obleas de 8 pulgadas aumenten rápidamente para satisfacer la demanda del mercado y la competencia de precios, al tiempo que se logran ahorros de costos mediante la actualización a tamaños de obleas más grandes.

Sin embargo, a pesar de las amplias perspectivas para el futuro del mercado de dispositivos de energía de carburo de silicio, su camino de crecimiento está lleno de desafíos y oportunidades. El rápido crecimiento de este mercado es atribuible al énfasis global en mejorar la eficiencia energética, el progreso tecnológico, la mejora en el rendimiento de las aplicaciones y la creciente importancia otorgada a la sostenibilidad ambiental.

4.Retos y oportunidades

La trayectoria de crecimiento del SiC está impulsada por el continuo aumento de la demanda de vehículos eléctricos, lo que ofrece una gran cantidad de oportunidades a lo largo de toda la cadena de valor. Esta tecnología emergente está remodelando gradualmente el panorama de la industria de la electrónica de potencia y ofrece importantes ventajas sobre los dispositivos tradicionales basados ​​en silicio.

La rápida proliferación de los vehículos eléctricos y el papel crucial del SiC en este floreciente mercado han influido profundamente en todos los participantes de toda la cadena industrial. Para estas entidades, su posicionamiento dentro del mercado de SiC en constante evolución requiere la consideración de varios factores. El mercado actual de semiconductores es más maduro y tiene una rápida capacidad de respuesta a la dinámica del mercado..

En estas circunstancias, todas las empresas de la industria pueden beneficiarse de un seguimiento continuo de los cambios y de ajustes estratégicos flexibles. A pesar del crecimiento exponencial, el mercado del SiC todavía enfrenta desafíos como altos costos de producción y complejidades de fabricación que restringen su potencial para aplicaciones a gran escala. Sin embargo, la innovación y la inversión continuas en investigación y desarrollo contribuyen a la reducción de costos y a una mayor distribución de dispositivos.

La cadena de suministro presenta otro desafío para el SiC, desde el suministro de dispositivos hasta la producción de obleas y la integración de sistemas. Cualquier vínculo en estas etapas podría, debido a consideraciones geopolíticas o de seguridad del suministro, requerir el rediseño de estrategias de adquisiciones más adaptables.

En cuanto a las oportunidades, con el avance de las tecnologías emergentes como la digitalización, la inteligencia artificial y el Internet de las cosas, la demanda del mercado de soluciones energéticas más avanzadas crece continuamente, y los dispositivos de energía de SiC desempeñan un papel fundamental.La progresión continua de la tecnología SiC ejercerá una amplia influencia en múltiples sectores, dando forma al futuro de la industria de la electrónica de potencia. Al mismo tiempo, la innovación tecnológica y la reducción de costos harán que la tecnología SiC sea más accesible, allanando el camino para su aplicación más amplia en el mercado de la electrónica..**