מוליכים למחצה להספק מבשרים את עידן ה-SiC (חלק ראשון)

מבוא:

מונע על ידי הביקוש הגובר בשוק מסופי הרכב ושווי המחיר עם הסיליקון, הייצור של סיליקון קרביד (SiC) צומח במהירות.

אלפי מודולי מוליכים למחצה להספק כבר שימשו בכלי רכב חשמליים לטעינה על גבי הרכב, ממירי גרירה והמרה מ-DC ל-DC. רובם מיוצרים כיום באמצעות IGBTs מבוססי סיליקון. עם זאת, המעבר ל-MOSFETs מבוססי SiC הכפיל את צפיפות ההספק והאיץ את מהירות המיתוג במארזים קטנים וקלים יותר.

הדרישות למתח גבוה ותפעול בסביבות חמות וקשות הופכות תובעניות יותר ויותר עבור כלי רכב חשמליים ותחנות טעינה. עם זאת, עקב עלויות ייצור ואריזה גבוהות יותר של חומרים בעלי פער אנרגיה רחב, ייקח זמן מה עד שסיליקון קרביד (SiC) יתבסס. אף על פי כן, מצב זה משתנה. ויקטור ולאדיס, מנהל בכיר ומנהל טכנולוגיות ראשי של PowerAmerica, הצהיר כי מחירי מודולי ההספק SiC דומים כעת למודולים מבוססי סיליקון, מה שבתורו מקדם שותפויות אספקה ובניית מפעלי SiC חדשים.

יש עוד הרבה עבודה לעשות. יש לשדרג את טכנולוגיית פרוסות SiC. ייצור מכשירים אלה דורש 20% כלי תהליכים חדשים ו-80% כלים משופרים. המטרה שלנו היא להאיץ את מהירות התחלופה של מכשירי כוח משולבים ובדידים, וזו הסיבה שיצרני הרכב פונים לשיתוף פעולה ישיר בין רקיק למודול עם בתי יציקה.

השוק והטכנולוגיה של כוח SiC ו-GaN

עד 2030, העולם ייצר 39 מיליון כלי רכב חשמליים טהורים, אשר שווה ערך לשיעור צמיחה שנתי מורכב של 22% מ-2022 עד 2030. זה בתורו מניע את שוק מוליכים למחצה, עם כ-50% מהתקני הסיליקון, 35% התקני סיליקון קרביד, ו-12% ממכשירי גליום ניטריד צפויים להיות בשימוש בשוק עד שנת 2030. בכלי רכב חשמליים, ממירי מתיחה ממירים מתח DC מחבילת הסוללות למתח AC כדי לספק כוח להנעת המנועים הקדמיים והאחוריים. SiC יכול גם להאיץ את הטעינה של מערכות משולבות ומחוץ ללוח ולהביא חשמל מהרשת לכלי רכב חשמליים.

והכי חשוב, מודולי SiC מהווים את אבן היסוד של המעבר מסוללות 400V לסוללות 800V. כאשר מהירויות הטעינה מהירות יותר, טווחי הנסיעה מספיקים, ועלות חבילת הסוללות לכל רכב נמוכה מ-10,000 דולר, הצרכנים יאמצו רכבים חשמליים מהר יותר.

מודולי SiC מגיעים לנקודה קריטית שבה הם תחרותיים בעלות עם פתרונות כוח מבוססי סיליקון תוך השגת יעילות גבוהה יותר ומערכות קומפקטיות יותר. יחד עם הרחבת טווח סוללות ה-800V מסוללות ה-400V הנמצאות כיום בשימוש (המכילות התקני 600V או 650V), מעורר ייצור המוני של מכשירי SiC של 1,200V. עם זאת, שינויים בשרשרת האספקה כגון השפעת פגמי גביש פרוסות על התפוקה, הפסדים באריזת המכשיר ובשילוב המודולים, וקשרים הדוקים יותר בין יצרני רכב ויצרני מערכות חשמל עדיין נמשכים. מנקודת מבט מעשית, ייקח זמן עד שיגיעו לייצור המוני של פרוסות SiC ו-wafers חדשות.

עם זאת, זה לא הפחית את ההתלהבות של אנשים מהטכנולוגיה. אנליסטים ממשיכים להעלות את תחזיות שוק ה-SiC שלהם. Yole Group צופה ששוק מוליכים למחצה הכוח יגיע ל-6.3 מיליארד דולר עד 2027, עם 70% ליישומי רכב. בהסתכלות רק על ייצור פרוסות SiC (החל מפרוסות SiC), TECHCET צופה שיעור צמיחה שנתי מורכב של 14% מ-2022 עד 2027.