L’impennata e le prospettive del mercato dei dispositivi di potenza al carburo di silicio (SiC).

I dispositivi di potenza in carburo di silicio (SiC) sfruttano un materiale semiconduttore superiore noto come SiC, che offre numerosi vantaggi importanti rispetto ai materiali in silicio convenzionali.

I vantaggi derivano dalle sue prestazioni tecniche rivoluzionarie, come il funzionamento a temperature e tensioni più elevate, la riduzione del consumo di energia durante la commutazione e il miglioramento dell'efficienza complessiva dei sistemi elettronici. L'eccellente stabilità termica del SiC gli consente inoltre di funzionare in modo affidabile in condizioni estreme, rendendolo adatto per applicazioni ad alta potenza.

I dispositivi SiC sono diversi e includono transistor a giunzione bipolare (BJT), transistor a effetto di campo (FET) e diodi, tutti progettati per massimizzare le caratteristiche uniche del materiale SiC.

I dispositivi SiC sono sempre più applicati in settori quali le energie rinnovabili, l'elettronica di potenza, l'automotive e le telecomunicazioni, con una crescente domanda di soluzioni ad alte prestazioni.Soprattutto nel settore automobilistico, man mano che i veicoli diventano più elettrificati, aumenta la necessità di dispositivi SiC che gestiscano l’energia elettrica. Ad esempio, i veicoli dotati di sistemi di propulsione elettrica richiedono soluzioni di potenza avanzate per ottimizzare l’autonomia e aumentare le prestazioni del veicolo.

1. Driver di crescita del mercato SiC

Vari fattori stanno guidando la crescita del mercato dei dispositivi di potenza in carburo di silicio. In primo luogo, una maggiore consapevolezza ambientale sta spingendo le industrie a cercare soluzioni energetiche più efficienti per ridurre al minimo l’impatto ambientale, rendendo i dispositivi SiC ad alta efficienza energetica particolarmente attraenti.

Inoltre, l’espansione del settore delle energie rinnovabili richiede più apparecchiature di potenza in grado di gestire e convertire in modo efficiente grandi quantità di energia, come celle di pannelli solari e turbine eoliche, che potrebbero beneficiare in modo significativo della maggiore efficienza dei dispositivi SiC.

La crescente popolarità dei veicoli elettrici spinge anche la domanda di componenti elettronici di potenza. Si prevede che entro il 2030 sia i veicoli elettrici che il mercato del SiC registreranno una crescita diffusa.I dati attuali suggeriscono che il mercato dei veicoli elettrici salirà alle stelle con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) fino al 2030, con un volume di vendite che dovrebbe raggiungere i 64 milioni di unità, quattro volte quello del 2022..

In un contesto di mercato così vivace, è fondamentale garantire che la fornitura di componenti dei sistemi di propulsione elettrica possa tenere il passo con la domanda in rapida crescita di veicoli elettrici. Rispetto ai tradizionali prodotti a base di silicio, i transistor a effetto di campo (MOSFET) SiC utilizzati nei sistemi di alimentazione dei veicoli elettrici (in particolare convertitori), convertitori CC-CC e caricabatterie integrati possono offrire frequenze di commutazione più elevate.

Questa differenza di prestazioni contribuisce a una maggiore efficienza, a una maggiore autonomia del veicolo e alla riduzione dei costi complessivi legati alla capacità della batteria e alla gestione termica. Gli operatori del settore dei semiconduttori, come produttori, progettisti e operatori del settore automobilistico, sono visti come forze chiave nel cogliere le crescenti opportunità nel mercato dei veicoli elettrici per creare valore e ottenere un vantaggio competitivo, e si trovano ad affrontare sfide significative nell’era dell’elettrificazione.

2.Driver nel dominio dei veicoli elettrici

Attualmente, l’industria globale dei dispositivi in ​​carburo di silicio rappresenta un mercato di circa due miliardi di dollari USA. Entro il 2030, questa cifra dovrebbe aumentare tra 11 e 14 miliardi di dollari USA, con un CAGR previsto del 26%. La crescita esplosiva delle vendite di veicoli elettrici, unita alla preferenza degli inverter per i materiali SiC, suggerisce che in futuro il settore dei veicoli elettrici assorbirà il 70% della domanda di dispositivi di potenza SiC. Si prevede che la Cina, con il suo forte appetito per i veicoli elettrici, guiderà circa il 40% della domanda di carburo di silicio del settore manifatturiero nazionale di veicoli elettrici.

In particolare nel campo dei veicoli elettrici (EV), la varietà dei sistemi di propulsione, come i veicoli elettrici a batteria (BEV), i veicoli elettrici ibridi (HEV) o i veicoli elettrici ibridi plug-in (PHEV), nonché la tensione livelli di 400 volt o 800 volt, determinano i vantaggi e l'entità dell'applicazione del SiC. I sistemi di alimentazione per veicoli elettrici puri funzionanti a 800 volt hanno maggiori probabilità di adottare inverter basati su SiC a causa della ricerca della massima efficienza.

Si prevede che entro il 2030 i modelli puramente elettrici rappresenteranno il 75% della produzione totale di veicoli elettrici, rispetto al 50% nel 2022. Si prevede che i veicoli HEV e PHEV occuperanno il restante 25% della quota di mercato. A quel punto, si prevede che il tasso di penetrazione del mercato dei sistemi elettrici a 800 volt supererà il 50%, mentre questa cifra era inferiore al 5% nel 2022.

In termini di struttura del mercato competitivo, i principali attori del settore SiC tendono a favorire un modello integrato verticalmente, una tendenza supportata dall’attuale concentrazione del mercato.Attualmente, circa il 60%-65% della quota di mercato è controllata da poche aziende leader. Entro il 2030, si prevede che il mercato cinese manterrà la sua posizione di leader nel settore dell’offerta di SiC.

3.Dall'era da 6 pollici a 8 pollici

Attualmente, circa l’80% dei wafer SiC cinesi e oltre il 95% dei dispositivi sono forniti da produttori stranieri. L'integrazione verticale dai wafer ai dispositivi può raggiungere un aumento della produzione del 5%-10% e un miglioramento del margine di profitto del 10%-15%.

L'attuale transizione è il passaggio dalla produzione di wafer da 6 pollici all'utilizzo di wafer da 8 pollici. Si prevede che l'adozione di questo materiale inizierà intorno al 2024 o 2025 e si prevede che raggiungerà un tasso di penetrazione del mercato del 50% entro il 2030. Si prevede inoltre che il mercato degli Stati Uniti avvierà la produzione di massa di wafer da 8 pollici tra il 2024 e il 2025.

Nonostante i prezzi inizialmente più alti a causa dei minori volumi di produzione, si prevede che i wafer da 8 pollici vedranno ridursi le disparità tra i principali produttori nel prossimo decennio, grazie ai progressi nei processi di produzione e all’adozione di nuove tecnologie. Di conseguenza, si prevede che i volumi di produzione dei wafer da 8 pollici aumenteranno rapidamente per soddisfare la domanda del mercato e la concorrenza sui prezzi, ottenendo al contempo risparmi sui costi attraverso il passaggio a wafer di dimensioni più grandi.

Tuttavia, nonostante le ampie prospettive per il futuro del mercato dei dispositivi di potenza in carburo di silicio, il suo percorso di crescita è pieno di sfide e opportunità. La rapida crescita di questo mercato è attribuibile all’enfasi globale sul miglioramento dell’efficienza energetica, sul progresso tecnologico, sul miglioramento delle prestazioni applicative e sulla crescente importanza attribuita alla sostenibilità ambientale.

4.Sfide e opportunità

La traiettoria di crescita del SiC è alimentata dal continuo aumento della domanda di veicoli elettrici, offrendo numerose opportunità lungo l’intera catena del valore. Questa tecnologia emergente sta gradualmente rimodellando il panorama del settore dell’elettronica di potenza, vantando vantaggi significativi rispetto ai tradizionali dispositivi basati sul silicio.

La rapida proliferazione dei veicoli elettrici e il ruolo cruciale del SiC in questo mercato in espansione hanno influenzato profondamente tutti i partecipanti all’intera catena industriale. Per queste entità, il loro posizionamento all’interno del mercato del SiC in continua evoluzione richiede la considerazione di vari fattori. Il mercato odierno dei semiconduttori è più maturo, con una capacità di risposta rapida alle dinamiche del mercato.

In queste circostanze, tutte le aziende del settore possono trarre vantaggio dal monitoraggio continuo dei cambiamenti e dagli aggiustamenti flessibili della strategia. Nonostante la crescita esponenziale, il mercato del SiC si trova ancora ad affrontare sfide quali costi di produzione elevati e complessità produttive che ne limitano il potenziale per applicazioni su larga scala. Tuttavia, l’innovazione continua e gli investimenti in ricerca e sviluppo contribuiscono alla riduzione dei costi e all’aumento della distribuzione dei dispositivi.

La catena di fornitura rappresenta un'altra sfida per il SiC, dalla fornitura dei dispositivi alla produzione dei wafer e all'integrazione dei sistemi. Qualsiasi collegamento in queste fasi potrebbe, a causa di considerazioni geopolitiche o di sicurezza dell’approvvigionamento, richiedere la riprogettazione di strategie di approvvigionamento più adattabili.

Sul fronte delle opportunità, con il progresso delle tecnologie emergenti come la digitalizzazione, l’intelligenza artificiale e l’Internet delle cose, la domanda del mercato per soluzioni di alimentazione più avanzate è in continua crescita, con i dispositivi di potenza SiC che svolgono un ruolo fondamentale.La continua progressione della tecnologia SiC eserciterà un’influenza diffusa in più settori, plasmando il futuro dell’industria dell’elettronica di potenza. Allo stesso tempo, l’innovazione tecnologica e la riduzione dei costi renderanno la tecnologia SiC più accessibile, aprendo la strada a una sua più ampia applicazione nel mercato dell’elettronica.**