מדוע סיליקון קרביד נחשב לעתיד של מודולי כוח רכב?

רוחב מרווח הפס של סיליקון קרביד הוא בערך פי שלושה מזה של חומרים מבוססי סיליקון. חוזק שדה הפירוק הקריטי הוא פי עשרה בערך מחומרים מבוססי סיליקון. המוליכות התרמית של סיליקון קרביד היא בערך פי שלושה מחומרים מבוססי סיליקון, וקצב הסחף של רווית האלקטרונים הוא בערך פי שניים מזה של חומרים מבוססי סיליקון. התנגדות המתח הגבוה, ההתנגדות לטמפרטורה גבוהה ומאפיינים בתדר גבוה של חומרי סיליקון קרביד הופכים אותם למתאימים לתנאי הפעלה תובעניים יותר בהשוואה להתקנים מבוססי סיליקון. הם יכולים לשפר משמעותית את היעילות ואת צפיפות ההספק תוך הפחתת עלויות, גודל ומשקל ביישומים.

השוואת ביצועים של חומרים מוליכים למחצה שונים

על פי נתוני Yole, גודל השוק העולמי של מכשירי כוח סיליקון קרביד צפוי לגדול מ-1.09 מיליארד דולר ב-2021 ל-6.297 מיליארד דולר ב-2027, עם שיעור צמיחה שנתי מורכב (CAGR) של 34%. ביניהם, גודל השוק של סיליקון קרביד עבור כלי רכב חשמליים צפוי לגדול מ-685 מיליון דולר ל-4.986 מיליארד דולר, המציג CAGR גבוה עוד יותר של 39.2%. כלי רכב חשמליים (כולל ממירים, מטענים משולבים וממירי DC/DC) מייצגים את היישום הגדול ביותר במורד הזרם של סיליקון קרביד, כאשר נתח השוק שלו צפוי לעלות מ-62.8% ל-79.2%, מה שמצביע על מגמת עלייה מתמשכת בנתח השוק.

ניתוח שוק מאת Yole

מגמת היישום של סיליקון קרביד בתעשיית הרכב

בתעשיית הרכב החשמלי, הנושא המדאיג ביותר הוא טווח הנסיעה. ישנם גורמים רבים המשפיעים על טווח הנסיעה, כולל קיבולת הסוללה, משקל הרכב ויעילות המרת האנרגיה של מערכת החשמל. מוליכים למחצה כוח הם הליבה של המרת אנרגיה, ולהתקני כוח סיליקון קרביד יש יתרונות על פני מכשירים מבוססי סיליקון, כגון הפסדי הולכה נמוכים יותר, תדרי מיתוג גבוהים יותר וסיבולת מתח עבודה גבוהה יותר. הם יכולים להשיג יעילות המרת אנרגיה גבוהה יותר של המערכת ויכולים לספק טווח נסיעה רב יותר מאשר בעת שימוש בהתקני כוח מבוססי סיליקון עם אותה כמות חשמל. לכן, הדרישה ליישום של התקני כוח סיליקון קרביד בכלי רכב חשמליים הופכת בולטת יותר ויותר. בכלי רכב חשמליים, היישום של מכשירי כוח סיליקון קרביד מתמקד בעיקר בשני כיוונים: האחד מיועד למהפך המנוע (בקר מנוע), והשני מיועד למערכת אספקת החשמל המובנית, כולל בעיקר מערכות המרת כוח (על- לוח DC/DC), מערכות טעינה מובנית (OBC), מערכות מיזוג אוויר מובנית (PTC ומדחסים) והיבטים נוספים.

התיעוש וההיגיון הטכנולוגי של מודולי כוח סיליקון קרביד לרכב

נכון לעכשיו, תעשיית הסיליקון קרביד העולמית נשלטת על ידי ארצות הברית, אירופה ויפן, כאשר רוב חומרי הסיליקון קרביד מגיעים מחברות אמריקאיות. לאירופה יש שרשרת תעשייתית שלמה המכסה מצעי סיליקון קרביד, אפיטקסיה, מכשירים ויישומים, בעוד ליפן יש יתרון מוביל בפיתוח שבבי סיליקון קרביד, מודול ואפליקציות. לסין יש כיום שרשרת שלמה של תעשיית סיליקון קרביד והיא תחרותית בינלאומית ביישומי הכנת חומרים ובדיקות. נכון לעכשיו, חברות זרות מדורגות בראש, וחברות מקומיות עדיין לא ביצעו נתח שוק משמעותי. עם זאת, בתחום רכבי האנרגיה החדשים, בשל מעמדה המוביל של סין בחשמול כלי רכב, השוק המקומי הופך לגורם חיובי לעליית חברות מוליכים למחצה מקומיות.

כיום, חברות סיליקון קרביד גלובליות בוחנות באופן פעיל את שוק הרכב, כאשר היישומים העיקריים שלהן כוללים התקני כוח בדידים ומודולי כוח. ביניהם, יש לממש את המאפיינים המצוינים של שבבי סיליקון קרביד באמצעות חיבורים יעילים ואמינים עם מערכות זיווד ומעגלים על מנת להשיג ביצועים מושלמים. מודולי כוח MOSFET מסיליקון קרביד, המיוצרים באמצעות תכנון מקצועי ותהליכי זיווד מתקדמים, הם כיום המגמה המרכזית ביישומי רכב חשמלי.

המשך יבוא...