Perkenalkan:

Didorong oleh meningkatnya permintaan di pasar terminal otomotif dan kesetaraan harga dengan silikon, produksi silikon karbida (SiC) berkembang pesat.

Ribuan modul semikonduktor daya telah digunakan dalam kendaraan listrik untuk pengisian daya on-board, inverter traksi, dan konversi DC-ke-DC. Sebagian besar modul saat ini diproduksi menggunakan IGBT berbasis silikon. Namun, peralihan ke MOSFET berbasis SiC telah menggandakan kepadatan daya dan mempercepat kecepatan switching dalam kemasan yang lebih kecil dan ringan.

Persyaratan tegangan tinggi dan pengoperasian di lingkungan yang panas dan keras semakin ketat untuk kendaraan listrik dan stasiun pengisian daya. Namun, karena biaya produksi dan pengemasan material dengan celah pita lebar yang lebih tinggi, silikon karbida (SiC) membutuhkan waktu untuk mendapatkan pijakan yang kokoh. Namun, situasi ini sedang berubah. Victor Veliadis, Direktur Eksekutif dan Chief Technology Officer PowerAmerica, menyatakan bahwa harga modul daya SiC kini sebanding dengan modul berbasis silikon, yang pada gilirannya mendorong kemitraan pasokan dan pembangunan pabrik SiC baru.

Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan. Teknologi wafer SiC perlu ditingkatkan. Pembuatan perangkat ini memerlukan 20% alat proses baru dan 80% alat yang ditingkatkan. Sasaran kami adalah mempercepat kecepatan peralihan perangkat listrik yang terintegrasi dan terpisah, itulah sebabnya produsen otomotif beralih ke kolaborasi wafer-ke-modul langsung dengan pabrik pengecoran logam.

Pasar dan teknologi kekuatan SiC dan GaN

Pada tahun 2030, dunia akan memproduksi 39 juta kendaraan listrik murni, yang setara dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 22% dari tahun 2022 hingga 2030. Hal ini pada gilirannya mendorong pasar semikonduktor listrik, dengan sekitar 50% perangkat silikon, 35% dari kendaraan listrik murni. perangkat silikon karbida, dan 12% perangkat galium nitrida diperkirakan akan digunakan di pasar hingga tahun 2030. Pada kendaraan listrik, inverter traksi mengubah daya DC dari baterai menjadi daya AC untuk menyediakan daya guna menggerakkan motor depan dan belakang. SiC juga dapat mempercepat pengisian daya sistem on-board dan off-board serta menyalurkan daya dari jaringan listrik ke kendaraan listrik.

Yang terpenting, modul SiC menjadi landasan transisi dari baterai 400V ke baterai 800V. Ketika kecepatan pengisian daya lebih cepat, jarak berkendara memadai, dan biaya paket baterai per kendaraan di bawah $10,000, konsumen akan lebih cepat mengadopsi kendaraan listrik.

Modul SiC mencapai titik kritis di mana biayanya kompetitif dengan solusi daya berbasis silikon sekaligus mencapai efisiensi yang lebih tinggi dan sistem yang lebih kompak. Ditambah dengan perluasan jangkauan baterai 800V dari baterai 400V yang digunakan saat ini (berisi perangkat 600V atau 650V), produksi massal perangkat SiC 1,200V sedang dirangsang. Namun, perubahan rantai pasokan seperti dampak cacat kristal wafer terhadap hasil, kerugian dalam pengemasan perangkat dan integrasi modul, serta hubungan yang lebih erat antara produsen mobil dan produsen sistem tenaga masih berlangsung. Dari sudut pandang praktis, diperlukan waktu agar kapasitas wafer SiC dan pabrik wafer baru dapat mencapai produksi massal.

Namun hal tersebut tidak menyurutkan antusiasme masyarakat terhadap teknologi. Analis terus menaikkan perkiraan pasar SiC mereka. Yole Group memperkirakan pasar semikonduktor listrik akan mencapai $6.3 miliar pada tahun 2027, dengan 70% untuk aplikasi otomotif. Hanya dengan melihat produksi wafer SiC (mulai dari wafer SiC), TECHCET memperkirakan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 14% dari tahun 2022 hingga 2027.