الطفرة والتوقعات لسوق أجهزة الطاقة من كربيد السيليكون (SiC).

تستفيد أجهزة الطاقة من كربيد السيليكون (SiC) من مادة شبه موصلة فائقة الجودة تعرف باسم SiC، والتي توفر العديد من المزايا البارزة مقارنة بمواد السيليكون التقليدية.

تنبع الفوائد من أدائها الفني المذهل، مثل العمل تحت درجات حرارة وجهد أعلى، وتقليل استهلاك الطاقة أثناء التبديل، وتعزيز الكفاءة الإجمالية للأنظمة الإلكترونية. كما يسمح الاستقرار الحراري الممتاز لـ SiC أيضًا بالعمل بشكل موثوق في الظروف القاسية، مما يجعله مناسبًا تمامًا لتطبيقات الطاقة العالية.

تتنوع أجهزة SiC وتشمل ترانزستورات التوصيل ثنائية القطب (BJTs)، وترانزستورات التأثير الميداني (FETs)، والثنائيات، وكلها مصممة لتحقيق أقصى قدر من الخصائص الفريدة لمواد SiC.

يتم تطبيق أجهزة SiC بشكل متزايد في قطاعات مثل الطاقة المتجددة، وإلكترونيات الطاقة، والسيارات، والاتصالات، مع تزايد الطلب على الحلول عالية الأداء.خاصة في صناعة السيارات، حيث أصبحت المركبات أكثر كهربة، فإن الحاجة إلى أجهزة SiC التي تدير الطاقة الكهربائية آخذة في الارتفاع. على سبيل المثال، تتطلب المركبات المجهزة بأنظمة الدفع الكهربائي حلول طاقة متقدمة لتحسين نطاقات القيادة وتعزيز أداء السيارة.

1. محركات نمو سوق SiC

هناك عوامل مختلفة تدفع نمو سوق أجهزة طاقة كربيد السيليكون. أولاً، يدفع الوعي البيئي المعزز الصناعات إلى البحث عن حلول طاقة أكثر كفاءة لتقليل التأثير البيئي، مما يجعل أجهزة SiC الموفرة للطاقة جذابة بشكل خاص.

بالإضافة إلى ذلك، يتطلب التوسع في صناعة الطاقة المتجددة المزيد من معدات الطاقة التي يمكنها التعامل بكفاءة وتحويل كميات كبيرة من الطاقة، مثل خلايا الألواح الشمسية وتوربينات الرياح، والتي يمكن أن تستفيد بشكل كبير من تحسين كفاءة أجهزة SiC.

تؤدي الشعبية المتزايدة للسيارات الكهربائية أيضًا إلى زيادة الطلب على المكونات الإلكترونية للطاقة. بحلول عام 2030، من المتوقع أن تشهد كل من السيارات الكهربائية وسوق كربيد السيليكون نموًا واسع النطاق.تشير البيانات الحالية إلى أن سوق السيارات الكهربائية سيرتفع بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) حتى عام 2030، ومن المتوقع أن يصل حجم المبيعات إلى 64 مليون وحدة، أي أربعة أضعاف عام 2022..

وفي مثل هذه البيئة السوقية النابضة بالحياة، يعد ضمان توريد مكونات نظام الدفع الكهربائي لمواكبة الطلب سريع النمو على السيارات الكهربائية أمرًا بالغ الأهمية. بالمقارنة مع المنتجات التقليدية القائمة على السيليكون، فإن ترانزستورات التأثير الميداني لأشباه الموصلات وأكسيد فلز كربيد السيليكون (MOSFETs) المستخدمة في أنظمة طاقة المركبات الكهربائية (خاصة المحولات)، ومحولات DC-DC، والشواحن الموجودة على متن الطائرة يمكن أن توفر ترددات تحويل أعلى.

ويساهم هذا الاختلاف في الأداء في زيادة الكفاءة ونطاق أطول للمركبة وتقليل التكاليف الإجمالية في سعة البطارية والإدارة الحرارية. ويُنظر إلى المشاركين في صناعة أشباه الموصلات، مثل المصنعين والمصممين ومشغلي صناعة السيارات، على أنهم قوى رئيسية في اغتنام الفرص المتنامية في سوق السيارات الكهربائية لخلق قيمة واكتساب ميزة تنافسية، وهم يواجهون تحديات كبيرة في عصر الكهرباء.

2.السائقون في مجال المركبات الكهربائية

حاليًا، تمثل صناعة أجهزة كربيد السيليكون العالمية سوقًا تبلغ قيمته حوالي ملياري دولار أمريكي. وبحلول عام 2030، من المتوقع أن يرتفع هذا الرقم إلى ما بين 11 و14 مليار دولار أمريكي، مع معدل نمو سنوي مركب متوقع يبلغ 26%.. يشير النمو الهائل في مبيعات السيارات الكهربائية، إلى جانب تفضيل العاكس لمواد SiC، إلى أن قطاع السيارات الكهربائية سوف يستوعب 70٪ من الطلب على أجهزة الطاقة SiC في المستقبل. ومن المتوقع أن تقود الصين، التي تتمتع بشهيتها القوية للسيارات الكهربائية، حوالي 40% من الطلب على كربيد السيليكون في صناعة تصنيع السيارات الكهربائية المحلية.

وفي مجال المركبات الكهربائية (EVs) على وجه الخصوص، هناك مجموعة متنوعة من أنظمة الدفع، مثل المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات (BEVs)، والمركبات الكهربائية الهجينة (HEVs)، أو المركبات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن (PHEVs)، بالإضافة إلى الجهد الكهربي. مستويات 400 فولت أو 800 فولت، تحدد مزايا ومدى تطبيق SiC. من المرجح أن تتبنى أنظمة طاقة المركبات الكهربائية النقية التي تعمل بجهد 800 فولت محولات تعتمد على SiC نظرًا لسعيها لتحقيق أعلى مستويات الكفاءة.

بحلول عام 2030، من المتوقع أن تمثل النماذج الكهربائية النقية 75% من إجمالي إنتاج السيارات الكهربائية، مقارنة بـ 50% في عام 2022.. ومن المتوقع أن تشغل السيارات الكهربائية الهجينة والمركبات الكهربائية الهجينة (PHEV) نسبة 25% المتبقية من حصة السوق. وفي ذلك الوقت، من المتوقع أن يتجاوز معدل انتشار أنظمة الطاقة 800 فولت في السوق 50%، في حين أن هذا الرقم سيكون أقل من 5% في عام 2022.

فيما يتعلق بهيكل السوق التنافسي، يميل اللاعبون الرئيسيون في مجال SiC إلى تفضيل نموذج متكامل رأسياً، وهو اتجاه يدعمه التركيز الحالي للسوق.في الوقت الحاضر، يتم التحكم في ما يقرب من 60% إلى 65% من حصة السوق من قبل عدد قليل من الشركات الرائدة. بحلول عام 2030، من المتوقع أن يحافظ السوق الصيني على مكانته الرائدة في مجال توريد كربيد السيليكون.

3.من عصر 6 بوصة إلى 8 بوصة

حاليًا، يتم توفير حوالي 80% من رقائق SiC في الصين وأكثر من 95% من الأجهزة من قبل الشركات المصنعة الأجنبية. التكامل الرأسي من الرقائق إلى الأجهزة يمكن أن يحقق زيادة في الإنتاج بنسبة 5%-10% وتحسين هامش الربح بنسبة 10%-15%.

التحول الحالي هو التحول من تصنيع الرقائق مقاس 6 بوصات إلى استخدام الرقائق مقاس 8 بوصات. ومن المتوقع أن يبدأ اعتماد هذه المادة حوالي عام 2024 أو 2025، ومن المتوقع أن يحقق معدل اختراق للسوق بنسبة 50٪ بحلول عام 2030. ومن المتوقع أيضًا أن يبدأ سوق الولايات المتحدة في الإنتاج الضخم للرقائق مقاس 8 بوصات بين عامي 2024 و2025.

على الرغم من ارتفاع الأسعار في البداية بسبب انخفاض أحجام الإنتاج، فمن المتوقع أن تشهد الرقائق مقاس 8 بوصات تضييق الفوارق بين الشركات المصنعة الكبرى خلال العقد المقبل، وذلك بفضل التقدم في عمليات التصنيع واعتماد التقنيات الجديدة. وبالتالي، من المتوقع أن تزداد أحجام إنتاج الرقائق مقاس 8 بوصات بسرعة لتلبية الطلب في السوق والمنافسة السعرية، مع تحقيق وفورات في التكاليف من خلال الترقية إلى أحجام أكبر من الرقائق.

ومع ذلك، على الرغم من الآفاق الواسعة لمستقبل سوق أجهزة الطاقة من كربيد السيليكون، فإن مسار نموها مليء بالتحديات والفرص. ويعزى النمو السريع لهذا السوق إلى التركيز العالمي على تحسين كفاءة الطاقة، والتقدم التكنولوجي، وتعزيز أداء التطبيقات، والأهمية المتزايدة التي تولى للاستدامة البيئية.

4.التحديات والفرص

يتغذى مسار نمو SiC من خلال الارتفاع المستمر في الطلب على السيارات الكهربائية، مما يوفر ثروة من الفرص عبر سلسلة القيمة بأكملها. تعمل هذه التكنولوجيا الناشئة على إعادة تشكيل مشهد صناعة إلكترونيات الطاقة تدريجيًا، وتتميز بمزايا كبيرة مقارنة بالأجهزة التقليدية المعتمدة على السيليكون.

إن الانتشار السريع للسيارات الكهربائية والدور الحاسم الذي يلعبه SiC في هذا السوق المزدهر قد أثر بشكل عميق على جميع المشاركين في سلسلة الصناعة بأكملها. بالنسبة لهذه الكيانات، فإن موقعها في سوق SiC المتطور باستمرار يتطلب النظر في عوامل مختلفة. أصبح سوق أشباه الموصلات اليوم أكثر نضجًا، مع قدرة على الاستجابة السريعة لديناميكيات السوق.

في ظل هذه الظروف، يمكن لجميع الشركات العاملة في الصناعة الاستفادة من المراقبة المستمرة للتغيرات وتعديلات الإستراتيجية المرنة. على الرغم من النمو الهائل، لا يزال سوق SiC يواجه تحديات مثل ارتفاع تكاليف الإنتاج وتعقيدات التصنيع التي تحد من إمكانية تطبيقه على نطاق واسع. ومع ذلك، يساهم الابتكار المستمر والاستثمار في البحث والتطوير في خفض التكلفة وزيادة توزيع الأجهزة.

تمثل سلسلة التوريد تحديًا آخر لـ SiC، بدءًا من توريد الأجهزة وحتى إنتاج الرقائق وحتى تكامل النظام. وأي رابط في هذه المراحل، بسبب الاعتبارات الجيوسياسية أو اعتبارات أمن الإمدادات، قد يستلزم إعادة تصميم استراتيجيات الشراء الأكثر قدرة على التكيف.

على صعيد الفرص، ومع تقدم التقنيات الناشئة مثل الرقمنة والذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء، فإن طلب السوق على حلول الطاقة الأكثر تقدمًا يتزايد باستمرار، حيث تلعب أجهزة الطاقة SiC دورًا محوريًا.إن التقدم المستمر لتكنولوجيا SiC سيكون له تأثير واسع النطاق عبر قطاعات متعددة، مما سيشكل مستقبل صناعة إلكترونيات الطاقة. وفي الوقت نفسه، سيؤدي الابتكار التكنولوجي وخفض التكلفة إلى جعل تكنولوجيا SiC أكثر سهولة، مما يمهد الطريق لتطبيقها على نطاق أوسع في سوق الإلكترونيات..**