وحدة الطاقة (IPM)، IGBT، وأجهزة الطاقة للسيارات

لماذا يعتبر كربيد السيليكون مستقبل وحدات الطاقة في السيارات؟

يبلغ عرض فجوة نطاق كربيد السيليكون حوالي ثلاثة أضعاف عرض المواد القائمة على السيليكون. تبلغ قوة مجال الانهيار الحرج ما يقرب من عشرة أضعاف قوة المواد القائمة على السيليكون. تبلغ الموصلية الحرارية لكربيد السيليكون حوالي ثلاثة أضعاف المواد القائمة على السيليكون، ويبلغ معدل انجراف التشبع الإلكتروني حوالي ضعف المواد القائمة على السيليكون. إن مقاومة الجهد العالي ومقاومة درجات الحرارة العالية وخصائص التردد العالي لمواد كربيد السيليكون تجعلها مناسبة لظروف التشغيل الأكثر تطلبًا مقارنة بالأجهزة المعتمدة على السيليكون. يمكنها تحسين الكفاءة وكثافة الطاقة بشكل كبير مع تقليل التكاليف والحجم والوزن في التطبيقات.

مقارنة أداء مواد أشباه الموصلات المختلفة

وفقًا لبيانات Yole، من المتوقع أن ينمو حجم السوق العالمية لأجهزة الطاقة من كربيد السيليكون من 1.09 مليار دولار في عام 2021 إلى 6.297 مليار دولار في عام 2027، بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) يبلغ 34%. من بينها، من المتوقع أن يرتفع حجم سوق كربيد السيليكون للسيارات الكهربائية من 685 مليون دولار إلى 4.986 مليار دولار، مما يمثل معدل نمو سنوي مركب أعلى يبلغ 39.2%. تمثل السيارات الكهربائية (بما في ذلك العاكسات، وأجهزة الشحن، ومحولات التيار المستمر/التيار المستمر) أكبر تطبيق نهائي لكربيد السيليكون، حيث من المتوقع أن ترتفع حصتها في السوق من 62.8% إلى 79.2%، مما يشير إلى اتجاه تصاعدي مستمر في حصة السوق.

تحليل السوق بواسطة يول

اتجاه تطبيق كربيد السيليكون في صناعة السيارات

في صناعة السيارات الكهربائية، القضية الأكثر إثارة للقلق هي نطاق القيادة. هناك العديد من العوامل التي تؤثر على نطاق القيادة، بما في ذلك سعة البطارية ووزن السيارة وكفاءة تحويل الطاقة لنظام الطاقة. تعد أشباه موصلات الطاقة جوهر تحويل الطاقة، وتتمتع أجهزة طاقة كربيد السيليكون بمزايا مقارنة بالأجهزة المعتمدة على السيليكون، مثل انخفاض خسائر التوصيل، وترددات التبديل الأعلى، وتحمل جهد العمل العالي. يمكنهم تحقيق كفاءة أعلى في تحويل طاقة النظام ويمكنهم توفير نطاق قيادة أكبر من استخدام أجهزة الطاقة القائمة على السيليكون بنفس كمية الكهرباء. ولذلك، فإن الطلب على تطبيق أجهزة الطاقة كربيد السيليكون في السيارات الكهربائية أصبح بارزا بشكل متزايد. في السيارات الكهربائية، يركز تطبيق أجهزة الطاقة من كربيد السيليكون بشكل أساسي على اتجاهين: أحدهما مخصص لعاكس محرك المحرك (وحدة التحكم في المحرك)، والآخر مخصص لنظام إمداد الطاقة على متن السيارة، بما في ذلك بشكل أساسي أنظمة تحويل الطاقة (على- على متن DC/DC)، وأنظمة الشحن على متن الطائرة (OBC)، وأنظمة تكييف الهواء على متن الطائرة (PTC والضواغط) وجوانب أخرى.

التصنيع والمنطق التكنولوجي لوحدات الطاقة من كربيد السيليكون للسيارات

حاليًا، تهيمن الولايات المتحدة وأوروبا واليابان على صناعة كربيد السيليكون العالمية، حيث تأتي غالبية مواد كربيد السيليكون من الشركات الأمريكية. تمتلك أوروبا سلسلة صناعية كاملة تغطي ركائز كربيد السيليكون، والطبقة، والأجهزة، والتطبيقات، في حين تتمتع اليابان بميزة رائدة في تطوير شرائح كربيد السيليكون، ووحداته، وتطبيقاته. تمتلك الصين حاليًا سلسلة كاملة لصناعة كربيد السيليكون وتتمتع بقدرة تنافسية دولية في تطبيقات إعداد واختبار المواد. في الوقت الحالي، تحتل الشركات الأجنبية المرتبة الأولى، ولم تتمكن الشركات المحلية بعد من إنشاء حصة سوقية كبيرة. ومع ذلك، في مجال مركبات الطاقة الجديدة، ونظرًا للمكانة الرائدة للصين في كهربة المركبات، أصبح السوق المحلي عاملاً مناسبًا لصعود شركات أشباه الموصلات المحلية.

حاليًا، تستكشف شركات كربيد السيليكون العالمية سوق السيارات بنشاط، وتشمل تطبيقاتها الرئيسية أجهزة الطاقة المنفصلة ووحدات الطاقة. ومن بين هذه التطبيقات، يجب تحقيق الخصائص الممتازة لرقائق كربيد السيليكون من خلال توصيلات فعالة وموثوقة مع أنظمة التغليف والدوائر الإلكترونية لتحقيق أداء مثالي. تُعدّ وحدات طاقة كربيد السيليكون MOSFET، المُنتجة بتصميم احترافي وعمليات تغليف متقدمة، الاتجاه السائد حاليًا في تطبيقات السيارات الكهربائية.

يتبع...