پاور سیمی کنڈکٹر SiC کے دور کا آغاز کرتا ہے (حصہ اول)

کا تعارف:

آٹوموٹیو ٹرمینل مارکیٹ میں بڑھتی ہوئی مانگ اور سلیکون کے ساتھ قیمت کی برابری کی وجہ سے، سلکان کاربائیڈ (SiC) کی پیداوار تیزی سے بڑھ رہی ہے۔

ہزاروں پاور سیمی کنڈکٹر ماڈیولز پہلے ہی الیکٹرک گاڑیوں میں آن بورڈ چارجنگ، ٹریکشن انورٹرز، اور DC سے DC کنورژن کے لیے استعمال ہو چکے ہیں۔ ان میں سے زیادہ تر فی الحال سلکان پر مبنی IGBTs کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیے گئے ہیں۔ تاہم، SiC پر مبنی MOSFETs میں شفٹ ہونے سے بجلی کی کثافت دوگنی ہو گئی ہے اور چھوٹے، ہلکے پیکجوں میں سوئچنگ کی رفتار تیز ہو گئی ہے۔

ہائی وولٹیج اور گرم اور سخت ماحول میں آپریشن کی ضروریات الیکٹرک گاڑیوں اور چارجنگ اسٹیشنوں کے لیے تیزی سے مطالبہ کرتی جا رہی ہیں۔ تاہم، وسیع بینڈ گیپ مواد کی زیادہ مینوفیکچرنگ اور پیکیجنگ لاگت کی وجہ سے، سلکان کاربائیڈ (SiC) کو ٹھوس بنیاد حاصل کرنے میں کچھ وقت لگے گا۔ اس کے باوجود یہ صورتحال بدل رہی ہے۔ پاور امریکہ کے ایگزیکٹو ڈائریکٹر اور چیف ٹیکنالوجی آفیسر وکٹر ویلیاڈس نے کہا کہ SiC پاور ماڈیولز کی قیمتیں اب سلیکان پر مبنی ماڈیولز کے مقابلے ہیں، جس کے نتیجے میں سپلائی پارٹنرشپ اور نئی SiC فیکٹریوں کی تعمیر کو فروغ ملتا ہے۔

ابھی بہت کام کرنا باقی ہے۔ SiC ویفر ٹیکنالوجی کو اپ گریڈ کرنے کی ضرورت ہے۔ ان آلات کی تیاری کے لیے 20% نئے پروسیس ٹولز اور 80% بہتر ٹولز کی ضرورت ہوتی ہے۔ ہمارا مقصد مربوط اور مجرد پاور ڈیوائسز کے ٹرن اوور کی رفتار کو تیز کرنا ہے، یہی وجہ ہے کہ آٹوموٹو مینوفیکچررز فاؤنڈریوں کے ساتھ براہ راست ویفر ٹو ماڈیول تعاون کی طرف رجوع کر رہے ہیں۔

SiC اور GaN پاور کی مارکیٹ اور ٹیکنالوجی

2030 تک، دنیا 39 ملین خالص الیکٹرک گاڑیاں تیار کرے گی، جو کہ 22 سے 2022 تک 2030 فیصد کی کمپاؤنڈ سالانہ ترقی کی شرح کے برابر ہے۔ اس کے نتیجے میں پاور سیمی کنڈکٹر مارکیٹ میں تقریباً 50 فیصد سلیکون ڈیوائسز، 35 فیصد سلیکون کاربائیڈ ڈیوائسز، اور 12% گیلیم نائٹرائڈ ڈیوائسز کے 2030 تک مارکیٹ میں استعمال ہونے کی توقع ہے۔ الیکٹرک گاڑیوں میں، ٹریکشن انورٹرز بیٹری پیک سے DC پاور کو AC پاور میں تبدیل کرتے ہیں تاکہ اگلی اور پیچھے کی موٹروں کو چلانے کے لیے طاقت فراہم کی جاسکے۔ SiC آن بورڈ اور آف بورڈ سسٹمز کی چارجنگ کو بھی تیز کر سکتا ہے اور گرڈ سے برقی گاڑیوں تک بجلی لا سکتا ہے۔

سب سے اہم بات، SiC ماڈیولز 400V بیٹریوں سے 800V بیٹریوں میں منتقلی کا سنگ بنیاد بناتے ہیں۔ جب چارجنگ کی رفتار تیز ہوتی ہے، ڈرائیونگ کی حدیں کافی ہوتی ہیں، اور فی گاڑی کے بیٹری پیک کی قیمت $10,000 سے کم ہوتی ہے، صارفین الیکٹرک گاڑیاں زیادہ تیزی سے اپنائیں گے۔

SiC ماڈیولز ایک نازک موڑ پر پہنچ رہے ہیں جہاں وہ اعلی کارکردگی اور زیادہ کمپیکٹ سسٹمز کو حاصل کرتے ہوئے سلیکون پر مبنی پاور سلوشنز کے ساتھ لاگت سے مسابقتی ہیں۔ فی الحال استعمال شدہ 800V بیٹریوں (400V یا 600V آلات پر مشتمل) سے 650V بیٹری کی حد میں توسیع کے ساتھ مل کر، 1,200V SiC آلات کی بڑے پیمانے پر پیداوار کی حوصلہ افزائی کی جا رہی ہے۔ تاہم، سپلائی چین میں تبدیلیاں جیسے کہ پیداوار پر ویفر کرسٹل کے نقائص کا اثر، ڈیوائس پیکیجنگ اور ماڈیول انضمام میں نقصان، اور کار مینوفیکچررز اور پاور سسٹم مینوفیکچررز کے درمیان قریبی روابط اب بھی جاری ہیں۔ عملی نقطہ نظر سے، نئے SiC ویفر اور ویفر فیب کی صلاحیت کو بڑے پیمانے پر پیداوار تک پہنچنے میں کچھ وقت لگے گا۔

تاہم، اس نے ٹیکنالوجی کے لیے لوگوں کے جوش و خروش کو کم نہیں کیا ہے۔ تجزیہ کار اپنی SiC مارکیٹ کی پیشن گوئی کو بڑھاتے رہتے ہیں۔ یول گروپ نے پیش گوئی کی ہے کہ پاور سیمی کنڈکٹر مارکیٹ 6.3 تک $2027 بلین تک پہنچ جائے گی، جس میں آٹوموٹو ایپلی کیشنز کے لیے 70 فیصد ہے۔ صرف SiC ویفر کی پیداوار (SIC wafers سے شروع) کو دیکھتے ہوئے، TECHCET نے 14 سے 2022 تک 2027% کی کمپاؤنڈ سالانہ شرح نمو کی پیش گوئی کی ہے۔