Рынок силовых полупроводников SiC — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по устройствам (дискретные устройства SiC и бескорпусные устройства SiC), по применению (радиочастотные устройства и базовые станции сотовой связи, источники питания и инверторы, электрические сети, электродвигатели, промышленные приводы двигателей, железнодорожная тяга и другие)

Обзор рынка

Глобальный рынок силовых полупроводников SiC оценивался в 1,62 млрд долларов США в 2023 году и, как ожидается, будет прогнозировать устойчивый рост в прогнозируемый период с CAGR 26,86% до 2029 года.

Ключевые драйверы рынка

Спрос на высокоэффективную силовую электронику

Растущий спрос на высокоэффективную силовую электронику является значительным драйвером рынка для силовых полупроводников из карбида кремния (SiC). Поскольку отрасли стремятся повысить энергоэффективность и сократить выбросы углерода, внедрение передовых технологий силовых полупроводников становится обязательным. Силовые полупроводники SiC обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными устройствами на основе кремния, включая меньшие потери при переключении, более высокое напряжение пробоя и превосходную теплопроводность. Эти характеристики позволяют разрабатывать системы силовой электроники, которые работают на более высоких частотах, температурах и напряжениях, достигая при этом большей эффективности. Такие отрасли, как автомобилестроение, возобновляемая энергетика, промышленная автоматизация и телекоммуникации, все больше полагаются на силовые полупроводники SiC для повышения производительности и эффективности своих продуктов и систем. Например, в электромобилях (ЭМ) силовая электроника на основе SiC обеспечивает более быструю зарядку, более длительный запас хода и более высокую эффективность, что стимулирует рыночный спрос на силовые полупроводники SiC.

Расширение рынка электромобилей (ЭМ)

Быстрое расширение рынка электромобилей (ЭМ) стимулирует спрос на силовые полупроводники SiC. Поскольку правительства по всему миру вводят более строгие правила выбросов и стимулируют внедрение электромобилей, автопроизводители вкладывают значительные средства в технологии электрификации. Силовые полупроводники SiC играют решающую роль в силовых агрегатах электромобилей, обеспечивая более высокую эффективность, более быструю зарядку и более длительный запас хода по сравнению с традиционными решениями на основе кремния. Более того, инверторы и бортовые зарядные устройства на основе SiC способствуют снижению общего размера, веса и стоимости систем силовых агрегатов электромобилей, что еще больше ускоряет их внедрение. Поскольку в ближайшие годы прогнозируется значительный рост рынка электромобилей, обусловленный как потребительским спросом, так и нормативными требованиями, ожидается, что спрос на силовые полупроводники SiC существенно вырастет, что откроет производителям на рынке силовых полупроводников SiC выгодные возможности.

Появление технологии 5G

Появление технологии 5G стимулирует спрос на силовые полупроводники SiC в телекоммуникационной инфраструктуре. Для сетей 5G требуются высокомощные и высокочастотные радиочастотные усилители для поддержки увеличенной пропускной способности данных и меньшей задержки. Силовые полупроводники SiC обладают превосходными эксплуатационными характеристиками, такими как более высокая плотность мощности, более низкое сопротивление в открытом состоянии и более высокая скорость переключения по сравнению с устройствами на основе кремния, что делает их хорошо подходящими для усиления мощности ВЧ в базовых станциях 5G и другом телекоммуникационном оборудовании. Кроме того, усилители мощности на основе SiC обеспечивают более высокую эффективность и более длительный срок службы батареи в устройствах с поддержкой 5G, таких как смартфоны и устройства IoT. Поскольку развертывание 5G продолжает расширяться во всем мире, обусловленное спросом на сверхбыструю и надежную беспроводную связь, спрос на силовые полупроводники SiC в телекоммуникационном секторе должен значительно вырасти, что представляет прибыльные рыночные возможности для производителей полупроводников SiC.

Основные рыночные проблемы

Проблемы стоимости и производства

Одной из существенных проблем, с которыми сталкивается рынок силовых полупроводников SiC, является стоимость, связанная с его производством. Карбид кремния (SiC) по своей природе более дорог в производстве, чем традиционные полупроводники на основе кремния из-за сложности производственного процесса и высокой стоимости сырья. Хотя преимущества SiC, такие как более высокая эффективность и плотность мощности, общеизвестны, первоначальные инвестиции, необходимые для производственных мощностей и оборудования SiC, остаются препятствием для широкого внедрения. Кроме того, показатели выхода продукции SiC-устройств часто ниже по сравнению с кремниевыми устройствами, что еще больше влияет на производственные затраты. Производители постоянно работают над улучшением производственных процессов и снижением производственных затрат, чтобы сделать SiC-устройства более конкурентоспособными на рынке. Однако до тех пор, пока не будут достигнуты значительные успехи в стратегиях снижения затрат, высокие первоначальные инвестиции и производственные расходы будут по-прежнему создавать проблемы для широкого внедрения силовых полупроводников SiC.

Ограниченная цепочка поставок и инфраструктура

Еще одной проблемой для рынка силовых полупроводников SiC является ограниченная цепочка поставок и инфраструктура по сравнению с полупроводниками на основе кремния. Отрасль кремниевых полупроводников имеет хорошо налаженную цепочку поставок с многочисленными производителями, поставщиками и инфраструктурой, поддерживающими ее производство и дистрибуцию. Напротив, цепочка поставок SiC находится в зачаточном состоянии и не имеет того же уровня зрелости и масштаба. Эта ограниченная экосистема приводит к таким проблемам, как более длительные сроки поставки, ограниченная доступность материалов и более высокие затраты на закупку компонентов на основе SiC. Кроме того, инфраструктура для изготовления, тестирования и упаковки SiC не так обширна, как для кремниевых устройств, что может препятствовать масштабируемости и коммерциализации технологии SiC. Решение этих проблем цепочки поставок и инфраструктуры требует значительных инвестиций в создание надежных сетей поставок, расширение производственных мощностей и содействие сотрудничеству в экосистеме SiC для удовлетворения растущего спроса на силовые полупроводники SiC.

Основные тенденции рынка

Расширение генерации возобновляемой энергии

Расширение генерации возобновляемой энергии, особенно в солнечной и ветровой энергетике, является еще одной ключевой тенденцией, подпитывающей рынок силовых полупроводников SiC. Поскольку страны стремятся сократить зависимость от ископаемого топлива и перейти на более чистые источники энергии, растет потребность в эффективных системах преобразования энергии для интеграции возобновляемой энергии в сеть. Силовая электроника на основе SiC обеспечивает более высокую эффективность и надежность по сравнению с обычными устройствами на основе кремния, что делает ее хорошо подходящей для приложений возобновляемой энергии. Инверторы SiC обеспечивают более высокую плотность мощности, меньшие потери и лучшие тепловые характеристики, что приводит к повышению эффективности преобразования энергии и снижению затрат на систему в долгосрочной перспективе. Кроме того, устройства SiC способны работать при более высоких температурах, что делает их идеальными для суровых условий окружающей среды, часто встречающихся в солнечных и ветровых энергетических установках. С глобальным толчком к развертыванию возобновляемой энергии и снижением стоимости технологии SiC рынок силовых полупроводников SiC в секторе возобновляемой энергетики готов к значительному росту и расширению.

Появление инфраструктуры 5G

Появление беспроводной технологии 5G стимулирует спрос на силовые полупроводники SiC в телекоммуникационной инфраструктуре. Сети 5G требуют передовой силовой электроники для поддержки более высоких скоростей передачи данных, меньшей задержки и повышенной плотности подключения по сравнению с предыдущими поколениями. Усилители мощности RF и высокочастотные коммутаторы на основе SiC обладают превосходными эксплуатационными характеристиками, включая более высокую плотность мощности, меньшие вносимые потери и более высокие рабочие частоты, что делает их важнейшими компонентами для базовых станций и инфраструктуры 5G. Способность SiC выдерживать более высокие уровни мощности и работать при повышенных температурах обеспечивает надежную работу в требовательных сетевых средах 5G. Более того, устройства SiC позволяют разрабатывать более компактные и энергоэффективные радиочастотные системы, сокращая площадь и энергопотребление оборудования инфраструктуры 5G. Поскольку развертывание 5G ускоряется во всем мире, а телекоммуникационные компании инвестируют в модернизацию своих сетей, ожидается, что спрос на силовые полупроводники SiC в сегменте рынка 5G будет быстро расти, что предоставит производителям и поставщикам полупроводников выгодные возможности.

Рост промышленной автоматизации и силовой электроники

Рост промышленной автоматизации и силовой электроники стимулирует спрос на силовые полупроводники SiC в различных приложениях, таких как приводы двигателей, промышленные роботы и источники питания. Поскольку отрасли внедряют автоматизацию для повышения производительности, эффективности и гибкости, возникает потребность в высокопроизводительной силовой электронике, способной выдерживать высокие напряжения и токи, минимизируя потери энергии. Устройства SiC предлагают значительные преимущества по сравнению с традиционными компонентами на основе кремния, включая более высокие номинальные напряжения, меньшие потери проводимости и более высокие скорости переключения, что позволяет создавать более эффективные и компактные системы преобразования энергии. Кроме того, превосходная теплопроводность SiC позволяет достигать более высоких плотностей мощности и рабочих температур, что делает его хорошо подходящим для требовательных промышленных сред. Поскольку отрасли по всему миру инвестируют в модернизацию своих производственных процессов и инфраструктуры, ожидается, что спрос на силовые полупроводники SiC в промышленной автоматизации и силовой электронике будет неуклонно расти, что предоставит производителям и поставщикам полупроводников выгодные возможности для извлечения выгоды из этой рыночной тенденции

Сегментарные данные

Данные

Сегмент дискретных устройств SiC занимал наибольшую долю рынка в 2023 году.

Одним из ключевых факторов внедрения дискретных устройств SiC является их способность работать при более высоких напряжениях и температурах по сравнению с кремниевыми аналогами. Более широкая запрещенная зона SiC позволяет устройствам выдерживать более высокие электрические поля, что приводит к более низкому сопротивлению в открытом состоянии и более высокой скорости переключения. Эта характеристика особенно выгодна в приложениях силовой электроники, где преобладают высокие напряжения и частоты, например, в электромобилях (ЭМ), системах возобновляемой энергии и промышленных приводах двигателей.

В автомобильном секторе сдвиг в сторону электрификации ускоряет спрос на дискретные устройства SiC в силовых агрегатах ЭМ. Силовые модули и дискретные устройства на основе SiC обеспечивают значительное повышение эффективности по сравнению с решениями на основе кремния, обеспечивая более длительные пробеги и более быстрое время зарядки электромобилей. Более того, способность SiC работать при более высоких температурах позволяет создавать более компактные и легкие системы силовой электроники, способствуя повышению энергоэффективности и увеличению срока службы аккумуляторов в ЭМ.

В секторе возобновляемой энергии дискретные устройства SiC играют жизненно важную роль в повышении производительности и надежности солнечных инверторов и ветряных турбин. Используя превосходную теплопроводность и возможности работы при высоких температурах SiC, производители могут разрабатывать более эффективные и компактные системы преобразования энергии. Это приводит к более высокой выработке энергии, снижению затрат на техническое обслуживание и повышению стабильности сети, что стимулирует внедрение технологии SiC на рынке возобновляемых источников энергии.

Региональные данные

Азиатско-Тихоокеанский регион занимал самую большую долю рынка в 2023 году.

Последние события

• В июне 2024 года компания ROHM Co Ltd. запустила свой бренд EcoSiC в качестве торговой марки для продуктов с использованием карбида кремния (SiC). Запуск бренда EcoSiC преследует несколько преимуществ, таких как устройства SiC, обеспечивающие повышенную производительность с более высокими частотами переключения и сниженными потерями, что приводит к более эффективным и компактным системам. Подчеркивая устойчивость, технологии SiC способствуют созданию экологически чистых продуктов, которые снижают потребление энергии в таких приложениях, как электромобили и системы возобновляемой энергии. Технологические инновации являются краеугольным камнем для ROHM, позиционируя ее как лидера в разработке и производстве продуктов SiC. ROHM вкладывает значительные средства в НИОКР для повышения производительности компонентов SiC и расширяет производственные мощности для удовлетворения растущего спроса на рынке этих передовых полупроводниковых решений.

Ключевые игроки рынка

• SMART Global Holdings, Inc.
• ROHMCo., Ltd.
• InfineonTechnologies AG
• Semiconductor Components Industries, LLC
• STMicroelectronics International NV 
• Microchip Technology Inc.
• Littelfuse, Inc.
• Texas Instruments Incorporated
• NXP semiconductors NV