רעיונות מרכזיים:

מוליכים למחצה להספק צפויים לבשר על מחזור פריחה גבוה בשנת 2021. בשנת 2018, בהשפעת הצמיחה המהירה בביקוש לרכבים חשמליים וביקוש לשבבים אחרים שתפסו קיבולת ייצור של 8 אינץ', מוליכים למחצה להספק חוו סבב של מחסור ועליות מחירים; בשנת 2019, בהשפעת הירידה בטלפונים החכמים, הירידה במכוניות המסורתיות והפיתוח המתמיד של כלי רכב חשמליים, מוליכים למחצה להספק הציגו ביצועים שטוחים; בשנת 2020, בהשפעת המגפה, הביקוש למוליכים למחצה להספק לא היה טוב במחצית הראשונה של השנה, אך לאחר הרבעון השלישי הוא הושפע מאספקת החשמל 5G, סמארטפונים, תעשייה, כלי רכב חשמליים ו-IoT. בהשפעת ציוד וכו', הביקוש גדל משמעותית. המגפה מעבר לים השפיעה על היצע כושר הייצור של יצרנים זרים, וחלק מהמוצרים חוו מחסור ועליות מחירים. אנו מעריכים כי בהשפעת ביקושים מרובים, מוליכים למחצה להספק יבשר על מחזור פריחה גבוה בשנת 2021.

פרספקטיבה של התעשייה

בשנת 2021, צמיחת הביקוש + עליית המחירים + תחליף מקומי יביאו הזדמנויות פיתוח טובות עבור מוליכים למחצה להספק: מוליכים למחצה להספק העולמיים, תחת השפעת מגפת הכתר החדש, ירדו ב-2020. QYResearch צופה ירידה שנתית של 9.1% בשנת 2020. צפוי לגדול ב-8.1% משנה לשנה בשנת 2021, הודות לביקוש לטלפונים ניידים 5G, כלי רכב חשמליים ו-IOT. ברבעון הרביעי של 2020, זמן האספקה ​​של מוצרי מוליכים למחצה להספק ON Semiconductor מתוצרת Infineon, STMicroelectronics ו-Diodes הוארך באופן כללי. מגמת עליית המחירים של חלק ממוצרי MOSFET הייתה ברורה, במיוחד Infineon. גם מותגים מקומיים חוו מחסור ועליות מחירים. מחירי MOSFET עלו באופן כללי ב-10-20%. בשנת 2019, סין התפתחה לשוק מוליכים למחצה להספק הגדול בעולם, המהווה 35.9% מהעולם. עם זאת, שיעור העצמאות נמוך. אם ניקח לדוגמה את IGBT, שיעור העצמאות בשנת 2019 עמד על 16.3% בלבד. אנו מאמינים שבשנת 2021, מוליכים למחצה להספק יביאו הזדמנויות פיתוח טובות המונעות על ידי צמיחת הביקוש + עליות מחירים + תחליף מקומי, ושרשרת התעשייה תרוויח באופן פעיל.

כלי רכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה פורחים והביקוש ל-IGBTs גדל במהירות. כלי רכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה נכנסים לתקופה של צמיחה מהירה. בנובמבר 2020, הייצור והמכירות של כלי רכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה היו 198,000 ו-200,000 בהתאמה, המייצגים עלייה שנתית של 75.1% ו-104.9% בהתאמה. ההערכה היא שמספר כלי הרכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה בעולם צפוי להגיע ל-11 מיליון בשנת 2025, כאשר סין אחראית ל-50%. כלי רכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה דורשים מספר רב של מוליכים למחצה חדשים להספק. רכב היברידי קל 48V דורש עלייה של יותר מ-90 דולר אמריקאי, ורכב חשמלי או היברידי דורש עלייה של יותר מ-330 דולר אמריקאי. צפוי שקצב הצמיחה השנתי המצטבר של מודולי IGBT לרכב יגיע ל-23.5% בין השנים 2018 ל-2023. מוליכים למחצה להספק לרכב הם קשים ומרוכזים מאוד, כאשר יצרנים אירופאים ואמריקאים תופסים את היתרון המרכזי. בשנת 2019, החברה הגדולה בעולם הייתה אינפיניון, עם נתח שוק של 25.5%, והחברה השנייה בגודלה הייתה STMicroelectronics, עם נתח שוק של 13.9%. חמש החברות המובילות היוו 62.1% בסך הכל, דבר המצביע על רמת ריכוזיות גבוהה. לחברות סיניות יש בסיס חלש בתחום מוליכים למחצה לרכב, אך כלי הרכב החשמליים של סין התפתחו במהירות בשנים האחרונות, מה שהניע גם את התפתחות תעשיית ה-IGBT. אינפיניון דורגה במקום הראשון בתחום ה-IGBT לרכבי אנרגיה חדשים בסין בשנת 2019, עם נתח של 49.3%, אחריה BYD, המספקת בעיקר את מוצריה שלה, עם נתח של 20%, וסטאר סמיקונדקטור דורגה במקום השלישי, עם נתח שוק של 16.6% וצמיחה מהירה.

ביצועי המוליכים למחצה מהדור השלישי מצוינים והביקוש גובר. SiC משמש בעיקר במוצרים לבנים, אנרגיה חדשה (כלי רכב חשמליים, אנרגיית רוח, פוטו-וולטאית) ויישומים תעשייתיים. ההערכה היא שגודל השוק של התקני כוח מסיליקון קרביד יעלה על 10 מיליארד דולר בשנת 2027. מבחינת יישומי רכב, רכיבי MOSFET מסיליקון קרביד עדיפים בבירור מבחינת ביצועים, מה שיכול להפחית הפסדים ולהפחית את נפח ומשקל המודולים. דגם 3 היה הראשון שהשתמש ב-MOSFET מסיליקון קרביד, ובכך הוביל את השימוש ב-SiC בכלי רכב חשמליים. בשנת 2020, BYD Han השתמשה גם במודולי SiC, מה ששיפר ביעילות את ביצועי התאוצה, ההספק והסיבולת. רכב תאי הדלק של טויוטה, דגם Mirai, מצויד ב-SiC, מה שמפחית את נפח מודול ההספק ב-30% ומפחית את ההפסד ב-70%. אנו מאמינים שעם הירידה בעלויות וההתבגרות ההדרגתית של הטכנולוגיה, ל-SiC יש מרחב יישום טוב בכלי רכב חשמליים.

מפעלים מרכזיים: Star Semiconductor, Hua Hong Semiconductor, China Resources Micro, Silan Micro ו-New Clean Energy.

אזהרת סיכון: פיתוח כלי רכב חשמליים אינו עומד בציפיות, מכירות הסמארטפונים אינן עומדות בציפיות, וההתקדמות של 5G נמוכה מהצפוי.

1. מגוון רחב של יישומים ופיתוח יציב של תעשיית מוליכים למחצה להספק

1.1 קצב הצמיחה השנתי הממוצע של מוליכים למחצה להספק עולמיים בין השנים 2019 ל-2025 צפוי להיות 4.3%

מוליכים למחצה להספק נמצאים בשימוש נרחב במוצרים אלקטרוניים שונים. גודל שוק מוליכים למחצה להספק בשנת 2019 היה 17.5 מיליארד דולר. יול צופה כי גודל השוק צפוי להגיע ל-22.5 מיליארד דולר בשנת 2025, וקצב הצמיחה השנתי הממוצע בין השנים 2019 ל-2025 צפוי להיות 4.3%.

קצב הצמיחה השנתי הממוצע הכולל של מודולי IGBT בין השנים 2019 ל-2025 הוא 18%. הודות להתפתחות המהירה של תעשיות אנרגיה חדשות (כלי רכב חשמליים, אנרגיית רוח ופוטו-וולטאית) ובקרה תעשייתית, הצפי הוא ששוק מודולי ה-IGBT הכולל יגיע ל-5.4 מיליארד דולר בשנת 2025, המהווים 24% מכלל שוק מוליכים למחצה להספק.

תחום הרכב מהווה את החלק הגדול ביותר, ואחריו המנועים. בשנת 2019, תחום הרכב (כולל רכבים חשמליים, רכבי שטח חשמליים, וסיליקון MOSFET) עמד על 1.5 מיליארד דולר, תחום הנעת המנוע (Motor Drive, מודול IGBT) עמד על 1.4 מיליארד דולר, תחום הסמארטפונים והציוד האלחוטי (סיליקון MOSFET) עמד על 1.3 מיליארד דולר, תחום טכנולוגיית המחשבים (מחשוב) והאחסון (סיליקון MOSFET) עמד על 1.2 מיליארד דולר, תחום התעשייה (סיליקון MOSFET) עמד על 1.1 מיליארד דולר, ותחום הרכבים החשמליים וה-HEV (מודולי IGBT) עומד על 600 מיליון דולר (אחרים עומדים על 10.4 מיליארד דולר). אם לשפוט לפי חלקם (כמות) של רכיבים שונים בשוק מוליכים למחצה להספק, סיליקון MOSFET מהווה 45%. רכיב עיקרי נוסף הוא מודול IGBT, עם גודל שוק של 3.7 מיליארד דולר בשנת 2019. יישומים בתעשייה, ממירים להתחדשות אנרגיה, רכבים חשמליים ו-HEV משכו תשומת לב רבה (במיוחד רכבים חשמליים ו-HEV ככיוון היישומים האחרון).

צמיחה מהירה של טרנזיסטורי MOSFET מסיליקון (SiC) לרכב. עקב הביקוש מצד יצרני רכב כמו טסלה בארצות הברית ו-BYD בסין, מודולי סיליקון מחליפים בהדרגה את מודולי IGBT כממיר העיקרי. ההערכה היא שגם שוק טרנזיסטורי ה-MOSFET מסיליקון יגדל עקב הצמיחה של רכבים חשמליים ורכבי שטח. טרנזיסטורים בדידים מסיליקון יתחרו ב-MOSFET בעתיד כמערכות טעינה יעילות על הסיפון.

1.2 שוק מוליכים למחצה של סין מדורג במקום הראשון בעולם, וחברות מובילות מקומיות מתפתחות במהירות

בשנת 2019, שוק מוליכים למחצה להספק בסין היווה 35.9% מהשוק העולמי: סין היא הצרכנית הגדולה בעולם של התקני חשמל, והמוצרים העיקריים בפלח התקני החשמל מדורגים כולם במקום הראשון בנתח השוק של סין.

נתח השוק העולמי של חברות מובילות מקומיות עדיין נמוך מאוד, וקיים פער ברור מול ענקיות בינלאומיות: בדומה לכלל תעשיית המוליכים למחצה, בהשוואה ליצרניות של מכשירי חשמל IDM בחו"ל, המכירות השנתיות של חברות מכשירי חשמל מובילות מקומיות (China Resources Micro, Star Semiconductor, New Clean Energy, Yangjie Technology, China Microelectronics, Silan Micro וכו') שונות מאוד מאלה של ענקיות בינלאומיות, ומבנה המוצרים נמוך, דבר המצביע על גודל השוק של מכשירי החשמל של סין. קיים פער משמעותי בין המודל לשיעור האוטונומיה, וקיים מקום עצום להחלפה מקומית. כיום, תעשיית המוליכים למחצה של סין מתפתחת במהירות. Wingtech Technology רכשה את Nexperia, ומספר חברות מוליכים למחצה של חשמל כמו Star Semiconductor, China Resources Micro ו-New Clean Energy נרשמו בזו אחר זו והן גדלות.

2. בהתבסס על הביקוש, מוליכים למחצה להספק יבשר מחזור פריחה גבוה בשנת 2021

2.1 זמן האספקה ​​של יצרני מוליכים למחצה בינלאומיים גדולים הוארך

ברבעון הרביעי של 2020, זמן האספקה ​​של מוצרי MOSFET, IGBT ומוצרים אחרים של אינפיניון הוארך באופן כללי, כאשר זמן האספקה ​​הארוך ביותר הגיע עד 30 שבועות. ביניהם, מחירי טרנזיסטורי MOSFET במתח נמוך ובמתח גבוה וטרנזיסטורים לתעופה צבאית נמצאים במגמת עלייה. זמני האספקה ​​של מוצרי מוליכים למחצה להספק של STMicroelectronics הראו מגמה של הארכה כללית, והמחירים נותרו יציבים.

ברבעון הרביעי של 2020 הוארך זמן האספקה ​​של מוצרי ה-MOSFET והטרנזיסטור של Diodes, כאשר מחזור האספקה ​​הארוך ביותר הגיע ל-20 שבועות, ומחירם של טרנזיסטורי MOSFET במתח נמוך נמצא במגמת עלייה. זמן האספקה ​​של מוצרי סדרת ההספק של ON Semiconductor הוארך, ומחירי מוצרי ה-MOSFET במתח גבוה ונמוך הראו מגמת עלייה.

2.2 מגמת עליית המחירים של MOSFET מוליכים להספק היא ברורה

עליות מחירי ה-MOSFET נעות בין 10% ל-20%. על פי נתוני מחקר של רשתות התעשייה, בין נובמבר לדצמבר 2020, מותגים מחו"ל אזלו מהמלאי, במיוחד אינפיניון. גם מותגים מקומיים חוו מחסור ועליות מחירים. מחירי ה-MOSFET בשוק עלו בדרך כלל ב-10% ל-20%.

סין היא מדינה עם ביקוש גדול ל-MOSFETs, אך היא תלויה מאוד ביבוא. על פי נתוני IHS, גודל שוק ה-MOSFET העולמי היה 7.6 מיליארד דולר בשנת 2019, כאשר השוק המקומי היווה 39%. מנקודת מבט של מבנה שוק ה-MOSFET, Infineon, ON Semiconductor, Toshiba, ST ו-Renesas מהוות יחד 61% מנתח השוק המקומי. יצרנים בינלאומיים גדולים חווים היצע לא מספק ומחסור ברור.

הביקוש זינק, ויכולת ייצור לא מספקת של שבבי 8 אינץ' גרמה למחסור ועליות מחירים. החשמול של כלי רכב הביא לעלייה עצומה ב-MOSFETs. הביקוש לשימור אנרגיה והגנה על הסביבה במכשירים אלקטרוניים במורד הזרם לא רק הניע את הצמיחה בביקוש, אלא גם הוביל לשדרוג מהיר של מבנה המוצר. תחילת תהליך המסחור של 5G הניע את הביקוש ל-MOSFETs לעלייה אקספוננציאלית. בתחומי אספקת החשמל לערימת טעינה ואספקת החשמל לתקשורת 5G, הביקוש צפוי לגדול ב-20-30% השנה. הביקוש העצור במחצית הראשונה של השנה למחשבים, מכשירי חשמל ביתיים וטעינה מהירה השתחרר בהדרגה. מצד ההיצע, MOSFET מסתמך בעיקר על בתי יציקה של פרוסות 8 אינץ' ו-6 אינץ', כאשר פרוסות 12 אינץ' ומטה מהוות יותר מ-80%. על פי נתוני מחקר של שרשרת התעשייה, כושר הייצור של פרוסות 8 אינץ' של בתי יציקה גדולים של פרוסות 8 אינץ' נמצא כעת במלוא המרץ. לדוגמה, שיעורי ניצול הקיבולת של בתי יציקה מקומיים בגודל 8 אינץ' כמו Huahong ו-China Resources Micro קרובים לקיבולת מלאה, וקיבולת בית היציקה של פרוסות 8 אינץ' של UMC תהיה עמוסה במלואה עד המחצית השנייה של 2021.

דיודות (ארה"ב וטייוואן) יתחילו להעלות מחירים על חלק מהמוצרים החל מה-1 בינואר 2021. דיודות (ארה"ב וטייוואן) הצהירה בהודעת העלאת מחירים ללקוחות כי עקב השפעת מגפת הקורונה, החברה מתמודדת עם אתגרים עקב עלויות מוגברות וזמני אספקה ​​מורחבים מצד ספקים. לאור זאת, היא תעלה את המחירים של חלק מהמוצרים החל מה-1 בינואר 2021.

מוצרי Silan Micro SGT MOS עלו ב-20%. ב-9 בדצמבר, חברת Hangzhou Silan Microelectronics הצהירה כי עקב עליית מחירי פרוסות ה-MOS וחומרי האריזה, כמו גם השפעת כושר הייצור, עלות המוצרים הנלווים של החברה ממשיכה לעלות. על מנת להבטיח את אספקת המוצרים ולשמור על קשרי עסקים טובים, החברה בחנה בקפידה והחליטה כי מעתה (9 בדצמבר 2020), מחיר מוצרי ה-SGT MOS שלנו יעלה ב-20% החודש.

חברת Xinjie Energy תעלה את מחירי חלק מהמוצרים החל מה-1 בינואר 2021. ב-21 בדצמבר 2020, Wuxi New Clean Energy פרסמה גם היא הודעת התאמת מחירים ללקוחות. בהודעה נכתב כי עקב העלייה המתמשכת בעלויות חומרי הגלם והאריזה במעלה הזרם, כושר ייצור מצומצם ומחזורי ייצור ארוכים, עלויות המוצרים עלו משמעותית, והמחיר המקורי קשה לעמוד בצורכי האספקה.

מוליכים למחצה להספק צפויים לבשר על מחזור פריחה גבוה בשנת 2021. בשנת 2018, בהשפעת הצמיחה המהירה בביקוש לרכבים חשמליים וביקוש לשבבים אחרים שתפסו כושר ייצור של 8 אינץ', מוליכים למחצה להספק חוו סבב של מחסור ועליות מחירים; בשנת 2019, בהשפעת הירידה במספר הסמארטפונים, הירידה במספר המכוניות המסורתיות והפיתוח המתמיד של כלי רכב חשמליים, מוליכים למחצה להספק הציגו ביצועים שטוחים; בשנת 2020, בהשפעת המגפה, הביקוש למוליכים למחצה להספק לא היה טוב במחצית הראשונה של השנה, אך לאחר הרבעון השלישי הוא הושפע מספקי כוח 5G, סמארטפונים, טעינה מהירה, תעשייה, כלי רכב חשמליים, ובהשפעת ציוד IoT וכו', הביקוש גדל משמעותית, וחלק מהמוצרים חוו מחסור ועליות מחירים. אנו מעריכים שמוליכים למחצה להספק יבשר על מחזור פריחה גבוה בשנת 2021.

3. ביקוש חזק לרכבים חשמליים + מונע על ידי ביקוש בתחומים מרובים + תחליף מקומי, ל-IGBT עתיד מבטיח

3.1 IGBT - היהלום שבכתר של התקני כוח, מעבדים במכשירים ומערכות אלקטרוניות כוח

IGBT הוא התקן משולב מוליך למחצה להספק בעל עקרון עבודה מורכב. מבחינה מבנית, IGBT משלב כמעט את כל המבנים הבסיסיים של התקני מוליכים למחצה, כגון דיודות, BJTs, טרנזיסטורי אפקט שדה צומת, JFETs, MOSFETs ו-SCRs. שינויים בפרמטרים המבניים של IGBT יגרמו לשינויים תואמים בביצועיו. מבחינת טכנולוגיית תהליך, IGBT משתמש בטכנולוגיית מעגלים משולבים MOS לאינטגרציה של הספק בשטח גדול. התכנון מראה שגודל תא היחידה מצטמצם. ככל שיש יותר תאים המשולבים במקביל, ירידת המתח במצב פעולה (אובדן הולכה) פוחתת בהדרגה.

טכנולוגיית IGBT הומצאה במשך יותר מ-30 שנה ועברה בעיקר 6 דורות של שיפורי טכנולוגיה ותהליכים. מבחינה מבנית, ניתן לחלק את IGBT למבנה אנכי, מבנה שער IGBT וטכנולוגיית עיבוד פרוסות סיליקון. מגמת הפיתוח העיקרית היא הפחתת הפסדים.

IGBT מתאים לשדות מתח גבוה: IGBT הוא התקן מוליך למחצה מורכב המורכב מ-BJT ו-MOSFET. יש לו לא רק את היתרונות של מהירות מיתוג גבוהה של MOSFET, עכבת קלט גבוהה, הספק בקרה קטן, מעגל הנעה פשוט והפסדי מיתוג קטנים, אלא גם את היתרונות של מתח הפעלה נמוך, זרם הפעלה גדול והפסד קטן של BJT. הוא ללא תחרות בהתקני הספק אחרים מבחינת מתח גבוה, זרם גדול ומהירות גבוהה. לכן, זהו התקן מיתוג אידיאלי בתחום אלקטרוניקת ההספק והוא הכיוון העיקרי לפיתוח יישומים עתידיים. יציבות ה-IGBT גרועה מעט מזו של MOSFET וחזקה מזו של BJT. עם זאת, קל יותר להגיע למתח עמידה של IGBT גבוה יותר מזה של MOSFET, והוא לא סובל בקלות מכשל עקב תקלה משנית, מה שהופך אותו למתאים ליישומים במתח גבוה.

כמכשיר מרכזי בתחום הבקרה והאוטומציה התעשייתית, מודולי IGBT נמצאים בשימוש נרחב בתחומים רבים כגון חיסכון באנרגיה במנועים, תחבורה ברכבת, רשת חכמה, תעופה וחלל, מכשירי חשמל ביתיים, אלקטרוניקה לרכב, ייצור חשמל באנרגיה חדשה, כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה ועוד. עם התפתחותם של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה והפופולריות של מכשירי חשמל לבנים בתדר משתנה, שוק ה-IGBT ממשיך להתחמם. זה לא רק משפר את רמת האוטומציה ואת דיוק הבקרה של ציוד ביישומים תעשייתיים, אלא גם משפר מאוד את יעילות היישום של אנרגיה חשמלית, תוך הפחתת נפח ומשקל המוצר וחיסכון בחומרים.

ל-IGBT יתרונות חזקים מעל 600V וניתן ליישם אותו כיום במתח גבוה של 6500V. בתחום המתח הגבוה, SiC MOSFET הוא מתחרה של IGBT, אך העלות עדיין גבוהה.

עם השדרוג המתמיד של יישומים, הועלו דרישות חדשות לשבבי ומודולים של IGBT. השבבים נדרשים להקטין את השטח ולהשיג מיתוג מהיר. IGBTs נדרשים לשאת מתח וזרם גבוהים יותר, ובעלי הפסדים נמוכים ואמינות גבוהה.

מודולי כוח ברמת רכב דורשים אמינות פעולה חשמלית גבוהה יותר, אורך חיים ארוך יותר, חיסכון טוב יותר באנרגיה, עמידות חזקה בפני הפרעות, משקל קל, קומפקטיות וכו'.

על מנת להתמודד עם מגוון צרכים של יישומים, טכנולוגיית אריזת מודולי הספק מתפתחת כל הזמן, בעיקר כוללת טכנולוגיות חדשות עבור התקני סיליקון, הפחתת התנגדות תרמית, שיטות ריתוך שבבים חדשות, פיזור חום דו-צדדי, שיפור האינטגרציה ועוד.

3.2 כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה הם הכוח המניע העיקרי לצמיחת מודולי IGBT

ערכם של מוליכים למחצה להספק עבור כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה גדל משמעותית: ערכם של התקני כוח חדשים נובע בעיקר ממערכות "שלוש ההספק" של כלי רכב, כולל בקרת הספק, הנעה חשמלית ומערכות סוללה. ביחידת בקרת ההספק, מודולי IGBT או SiC ממירים זרם ישר במתח גבוה לזרם חילופין המניע את המנוע התלת פאזי; במטענים מובנים AC/DC ו-DC/DC, משתמשים בצינורות בודדים של IGBT או SiC, MOS ו-SBD; בבקרי עזר במתח גבוה כגון הגה כוח חשמלי, משאבות מים, משאבות שמן, PTC ומדחסי מיזוג אוויר, משתמשים בצינורות או מודולים בודדים של IGBT; במערכות התנעה-עצירה ISG, כלי רכב חשמליים, משתמשים בצינורות בודדים של MOS בבקרי מתח נמוך כגון מגבי חלונות.

(1) מערכת בקרת מהירות חשמלית: ישנן שתי צורות עיקריות של התקני כוח במערכת בקרת מהירות מנועי רכב אנרגיה חדשה: קוצצים למנועי DC וממירים למנועי AC. (1) קוצץ: עבור מערכות בקרת מהירות מנוע DC, בדרך כלל משתמשים בקוצצים. מעגל ההספק פשוט יחסית והיעילות גבוהה יחסית. עם התפתחות התקני הספק, תדר הקוצץ יכול להגיע לכמה אלפי הרץ, ולכן הוא מתאים מאוד לוויסות מהירות גרירה של DC. רכבי אנרגיה חדשים מונעים על ידי מנועי DC. בין אם מדובר במנועים טוריים או במנועים מעוררים בנפרד, קוצצים משמשים כממירי כוח. התקני ההספק של הקוצצים משתמשים בעיקר ב-MOSFETs וב-BJTs. (2) במצב המרה DC/DC של הממיר, ישנן בדרך כלל שתי שיטות: קוצץ DC בתוספת ממיר וממיר DC/DA. מכיוון שמתח אספקת החשמל של רכבי אנרגיה חדשים נמוך, אם משתמשים בשיטה הראשונה, יהיו יותר מדי קישורי העברת אנרגיה, מה שיפחית את יעילות המערכת כולה. לשימוש בממיר מתח PWM יש מעגל פשוט, מעט קישורים ויעילות גבוהה. בנוסף, הופיעו כעת ממירי DC רזוננטיים וממירי AC רזוננטיים בתדר גבוה. הודות לשימוש בטכנולוגיית מיתוג אפס-מתח או אפס-זרם, לממיר התהודה יתרונות של הפסדי מיתוג קטנים, הפרעות אלקטרומגנטיות קטנות, רעש נמוך, צפיפות הספק גבוהה ואמינות גבוהה.

(2) ממיר אנרגיה: הרכיב העיקרי של ממיר האנרגיה של כלי רכב חשמליים חדשים הוא התקן החשמל. התקני חשמל נפוצים כיום כוללים CTO, BJT, MOSFET, IGBT, SITSITH ו-MCT. ביניהם, ל-CTO ול-MCT יש מהירות מיתוג גבוהה, יכולת העברת אנרגיה גבוהה, מאפיינים דינמיים מעולים ואמינות גבוהה. הם מתאימים מאוד להנעת כלי רכב חשמליים. יחד עם זאת, התקני חשמל יכולים להשפיע על מבנה ממיר האנרגיה. ממירי DC-DC ו-DC-AC משמשים במנועי DC ובמנועי AC בהתאמה.

(3) התקן טעינה מובנה: פיתוח מטענים מובנים הוא תנאי הכרחי לפיתוח כלי רכב חשמליים חדשים, מכיוון שהם יכולים להשלים ביעילות את החשמל מרשת החשמל AC לסוללה של כל רכב חשמלי. תפקיד המטען הוא להמיר זרם חילופין לזרם ישר, דבר המחייב שימוש בהתקני חשמל כגון IGBTs. כלי רכב חשמליים חדשים הציגו דרישות חדשות להתקני חשמל אלה. הם לא רק דורשים טעינה דו-שלבית של זרם קבוע ומתח קבוע, אלא גם דורשים יעילות גבוהה, משקל קל, פונקציות הגנה מרובות כגון בדיקה עצמית וטעינה אוטומטית, ויכולת לתכנת את עקומת זמן הטעינה, לנטר את טמפרטורת הסוללה, ולמנוע זיהום לרשת החשמל.

(4) ערימות טעינה: כמתקן תמיכה בסיסי הכרחי עבור כלי רכב המונעים באנרגיה חדשה, תעשיית ערימות הטעינה של ארצי נמצאת גם היא בתקופת בנייה של צמיחה מהירה, ושוק העתיד רחב. סטטיסטיקות של אינפיניון מצביעות על כך שערמת טעינה של 100 קילוואט דורשת התקן כוח בשווי 200-300 דולר אמריקאי, ומודול ה-IGBT הוא ההתקן המרכזי של ערמת הטעינה.

כלי רכב חשמליים שונים דורשים כמויות שונות של התקני מוליכים למחצה להספק. ככל שמספר כלי הרכב החשמליים טהורים יגדל, התקני מוליכים למחצה להספק לרכב יחוו עלייה הן בנפח והן במחיר.

על פי נתוני אינפיניון, בשנת 2020, כלי רכב היברידיים קלים בהספק 48V יצטרכו להוסיף 90 דולר עבור מוליכים למחצה להספק, וכלי רכב חשמליים או היברידיים יצטרכו להוסיף 330 דולר עבור מוליכים למחצה להספק.

בשנת 2019, מספר כלי הרכב החשמליים העולמי הגיע ל-2.21 מיליון, עלייה של 10% משנה לשנה, ומכירות כלי הרכב החשמליים החדשים בסין עמדו על 1.206 מיליון, ירידה של 4.0% משנה לשנה.

בנובמבר 2020, ייצור ומכירות של כלי רכב חדשים המונעים באנרגיה היו 198,000 ו-200,000 בהתאמה, עלייה של 75.1% ו-104.9% בהתאמה משנה לשנה. מינואר עד נובמבר 2020, ייצור ומכירות של כלי רכב חדשים המונעים באנרגיה היו 1.119 מיליון ו-1.109 מיליון בהתאמה, מתוכם התפוקה ירדה ב-0.1% משנה לשנה והמכירות גדלו ב-3.9% משנה לשנה.

בלומברג NEF צופה כי מספר כלי הרכב החשמליים החדשים בעולם צפוי להגיע ל-11 מיליון בשנת 2025, כאשר סין אחראית ל-50%. הוא צפוי להגיע ל-28 מיליון בשנת 2030 ול-56 מיליון בשנת 2040. עד אז, מכירות כלי רכב חשמליים יהוו 57% מכלל מכירות המכוניות החדשות.

מוליכים למחצה להספק לרכב הם קשים וריכוזיים מאוד, כאשר יצרנים אירופאים ואמריקאים תופסים את היתרונות המרכזיים. בשנת 2019, שוק המוליכים למחצה לרכב העולמי הגיע ל-37.2 מיליארד דולר. אינפיניון דורגה במקום הראשון עם נתח שוק של 13.4%, וחמש החברות המובילות יחד היוו 49.1%. החברה הגדולה בעולם בתחום מוליכים למחצה להספק לרכב היא אינפיניון, עם נתח שוק של 25.5%. החברה השנייה בגודלה היא STMicroelectronics, עם נתח שוק של 13.9%. חמש החברות המובילות מהוות סך של 62.1%, דבר המצביע על רמת ריכוזיות גבוהה.

חברת Star Semiconductor צומחת במהירות. למכוניות סיניות יש בסיס חלש והתפתחות איטית בתחום מוליכים למחצה לרכב. עם זאת, כלי הרכב החשמליים של סין התפתחו במהירות בשנים האחרונות, מה שהניע גם את התפתחות תעשיית ה-IGBT. על פי נתוני Zos Automotive Research, לפי נתוני מכירות, Infineon דורגה במקום הראשון בתחום ה-IGBT לרכבי אנרגיה חדשים בסין בשנת 2019, עם נתח שוק של 49.3%, אחריה BYD, המספקת בעיקר את מוצריה שלה, עם נתח שוק של 20%, וסטאר Semiconductor דורגה במקום השלישי, עם נתח שוק של 16.6%.

3.3 בקרה תעשייתית, אנרגיה חדשה, המרת תדרים של מכשירי חשמל ביתיים ותחומים אחרים מקדמים את הצמיחה היציבה של IGBT

התקני מוליכים למחצה להספק נמצאים בשימוש הולך וגובר בתעשיית ניהול צריכת החשמל. בעתיד, בקרה תעשייתית, אנרגיה חדשה, מכשירי חשמל ביתיים בתדר משתנה, מרכזי נתונים, 5G, האינטרנט של הדברים ותחומים אחרים יהיו תחומי הליבה לצמיחה מהירה של התקני מוליכים למחצה להספק, והביקוש ל-IGBT ימשיך לעלות.

3.3.1 בקרה תעשייתית היא תחום היישום הגדול ביותר של IGBT, עם צמיחה מתמדת בביקוש

מודולי IGBT הם רכיבים מרכזיים בתעשיות הבקרה ואספקת החשמל המסורתיות של התעשייה, כגון ממירי תדר ומכונות ריתוך מסוג אינוורטר, והם נמצאים בשימוש נרחב בתחום זה. ככל ששוקי תעשיית הבקרה ואספקת החשמל התעשייתית מתאוששים בהדרגה, צפוי כי גם גודל השוק של מודולי IGBT בתחום זה יתרחב בהדרגה.

? 1) תעשיית ממירי התדרים: מודולי IGBT לא רק ממלאים את תפקידם של טרנזיסטורים מסורתיים בממירי תדרים, אלא כוללים גם את חלק המיישר. אות גל הסינוס שנוצר על ידי הבקר מבודד על ידי צימוד אופטי ואז נכנס ל-IGBT. ה-IGBT ממיר את הספק הישר המיושר של 380 וולט (220 וולט) למתח AC לפלט שוב ​​בהתאם לשינוי האות.

גודל השוק של תעשיית ממירי התדרים במדינה שלי נמצא בדרך כלל במגמת עלייה. ממירי תדרים נכנסו לתחום האנרגיה החדשה וישמרו על צמיחה יציבה בתחומים תעשייתיים כמו מטלורגיה, פחם ופטרוכימיה. על רקע שיעורי העיור הגוברים, הביקוש לממירי תדרים בשירותים ציבוריים כמו מנהל עירוני ותחבורה רכבתית ימשיך לגדול, ובכך יקדם את הרחבת גודל השוק. בשנים הקרובות, שוק ממירי המתח הגבוה בעלי יעילות גבוהה וחיסכון באנרגיה ימשיך לגדול בהתבסס על מדיניות. עד שנת 2023, גודל השוק של ממירי המתח הגבוה יגיע לכ-17.5 מיליארד יואן.

? 2) תעשיית מכונות ריתוך אינוורטר: ספק כוח לריתוך קשת אינוורטר, המכונה גם אינוורטר ריתוך קשת, הוא סוג חדש של ספק כוח לריתוך. ספק כוח מסוג זה ממיר בדרך כלל את מתח רשת AC בתדר חשמל תלת פאזי (50 הרץ) למתח DC באמצעות יישור וסינון על ידי מיישר הקלט, ולאחר מכן הופך אותו למתח AC בתדר ביניים של כמה אלפי הרץ עד עשרות אלפי הרץ באמצעות פעולת מיתוג לסירוגין של רכיבים אלקטרוניים מיתוגיים בעלי הספק גבוה (IGBT). במקביל, הוא מופחת למתח של עשרות וולטים המתאים לריתוך דרך שנאי, ולאחר מכן מיושר שוב ומסונן על ידי ריאקטנס כדי להפיק זרם ריתוך DC יציב למדי.

על פי נתוני הלשכה הלאומית לסטטיסטיקה, ייצור מכונות הריתוך החשמליות במדינה בשנת 2018 עמד על 8.533 מיליון יחידות, עלייה של 584,600 יחידות בהשוואה לשנת 2017. המשך ההתחממות של שוק מכונות הריתוך יבטיח גם עלייה הדרגתית בביקוש ל-IGBTs.

3.3.2 ייצור אנרגיית פוטו-וולטאית ואנרגיית רוח צומח במהירות, ו-IGBT מקבל בברכה מנועי צמיחה חדשים

מאחר שתפוקת האנרגיה החשמלית על ידי ייצור חשמל חדש אינה עומדת בדרישות הרשת, יש ליישר אותה למתח ישר (DC) באמצעות ממיר פוטו-וולטאי או ממיר אנרגיית רוח, ולאחר מכן להמיר אותה למתח AC העומד בדרישות הרשת לפני שהיא מוזנת לרשת. מודולי IGBT הם המרכיבים המרכזיים של ממירים פוטו-וולטאיים וממירי אנרגיית רוח. ההתפתחות המהירה של תעשיית ייצור החשמל החדשה תהפוך לכוח מניע נוסף לצמיחה מתמשכת של תעשיית מודולי IGBT. ייצור החשמל העולמי בשנת 2015 עמד על 6414 ג'יגה-וואט, וצפוי כי ייצור החשמל העולמי יגיע ל-8647 ג'יגה-וואט בשנת 2025, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע (CAGR) של 3.0% ל-10 שנים, מתוכם ייצור חשמל מאנרגיה מתחדשת בעל קצב צמיחה מהיר יותר, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע של 5.9%; בפירוט נוסף, קצב הצמיחה של ייצור אנרגיה סולארית וייצור אנרגיית רוח גבוה מקצב הצמיחה המצטבר של ייצור חשמל מאנרגיה מתחדשת, וקצב הצמיחה השנתי הממוצע (CAGR) של ייצור חשמל מאנרגיית רוח הוא 16.4%, גבוה בהרבה מקצב הצמיחה הממוצע של התעשייה. מנקודת מבט אזורית, אנרגיית רוח צומחת במהירות בסין, אירופה וארצות הברית, בעוד שאנרגיה סולארית צומחת במהירות בסין, אירופה, ארצות הברית ואזורים אחרים באסיה-פסיפיק.

אנרגיית רוח: אנרגיית רוח מפותחת באופן פעיל בעיקר על ידי סין וארצות הברית. בטווח הבינוני עד הארוך, ייצור אנרגיית רוח גדל בהתמדה. בהשוואה לייצור חשמל תרמי, הביקוש למוליכים למחצה לכל מגה-וואט של תחנות כוח רוח גדול פי 30 מזה של תחנות כוח תרמיות. הספקן של טורבינות רוח היה 1.5 מגה-וואט בשנת 2011 וגדל ל-2-3 מגה-וואט בשנת 2017. הצמיחה המתמדת של ייצור אנרגיית רוח תציב דרישות חדשות למוליכים למחצה להספק.

ייצור אנרגיה סולארית: IHS צופה כי קצב הצמיחה המצטבר של הביקוש למודולי IGBT מייצור אנרגיה סולארית יהיה 9.0% בין השנים 2016 ל-2021. על מנת לענות ביעילות על הצרכים של ייצור אנרגיה סולארית ירוקה וחיבור לרשת ממיר, נדרש שילוב נכון של התקני בקרה, דרייבר והספק פלט. IGBT הוא בחירה בלתי נמנעת כמתג חשמל, וממיר PV יהיה גם אחד מהמבחר הראשון של התקנים מבוססי SiC, מה שיגדיל משמעותית את ערכו של IGBT.

יצרני ממירים פוטו-וולטאיים בסין נמצאים במגמת עלייה, ו-IGBT נמצא במגמת עלייה. כיום, יצרנים מקומיים, בעיקר Huawei ו-Sungrow, ממשיכים לעשות פריצות דרך בשוק הממירים הפוטו-וולטאיים. על פי נתוני SolarEdge, בשנת 2018, נתח השוק של Huawei בשוק הממירים הפוטו-וולטאיים העולמי הגיע ל-22%, והיא מדורגת במקום הראשון בעולם מבחינת נתח שוק, ונתח השוק של Sungrow היה 15%, והיא מדורגת במקום השני בעולם. במיוחד בשוק ממירים תלת-פאזיים מחרוזת, נתח השוק של Huawei הגיע ל-56% בשנת 2017, עם יתרון שוק בולט. ההתפתחות המהירה של יצרני ממירים פוטו-וולטאיים סיניים הביאה יתרונות לוקליזציה משמעותיים להחלפת IGBTs מקומיים.

3.3.3 המרת תדרים במכשירי חשמל ביתיים עולמיים מאיצה את החדירה, ו-IGBT עומד בפני הזדמנויות פיתוח טובות

מודול ה-IGBT הוא הרכיב המרכזי של ממיר מכשירי חשמל ביתיים בתדר משתנה. פונקציית פתיחה וסגירה בתדר גבוה של IGBT יכולה להביא את היתרונות הבאים: 1. אובדן הולכה ואובדן מיתוג קטנים; 2. ביצועי EMI מצוינים, שיכולים לעמוד בדרישות EMI על ידי שינוי גודל נגד ההנעה תוך שמירה על הפסדי מיתוג בטווח סביר; 3. עמידות חזקה לקצר חשמלי; 4. קפיצות מתח קטנות (להגנה על מכשירי חשמל ביתיים). כשוק מכשירי החשמל הביתיים ובסיס הייצור הגדול בעולם, סין מטפחת גם שוק IGBT בקנה מידה גדול. אם ניקח את תעשיית המיזוג כדוגמה, סין, כשוק מכשירי החשמל הביתיים ובסיס הייצור הגדול בעולם, מטפחת גם שוק IPM בקנה מידה גדול.

המרת תדר של מכשירי חשמל ביתיים יכולה לחסוך משמעותית באנרגיה. בהשוואה למכשירי חשמל ביתיים מסורתיים, למכשירי חשמל ביתיים בתדר משתנה יש יתרונות מולדים ברורים מבחינת יעילות אנרגטית, ביצועים ובקרה חכמה. בשנים האחרונות, מכשירי חשמל ביתיים בתדר משתנה נמצאים בשלב של פיתוח מקיף ומשמשים בעיקר במזגנים, תנורי מיקרוגל, מקררים, מחממי מים ומכשירים אחרים הצורכים כמויות גדולות של חשמל. לדוגמה, בהשוואה למקררים לא משתנים, למקררים בתדר משתנה יש חיי שירות ארוכים יותר, פחות רעש ויכולים לחסוך 40% מצריכת האנרגיה.

הצפי הוא ששיעור חדירת המרת התדר של מכשירי חשמל ביתיים בשנת 2022 יהיה 65%. על פי נתוני IHS, מכירות מכשירי חשמל ביתיים עולמיים בשנת 2017 הסתכמו בכ-711 מיליון יחידות, מתוכן 467 מיליון מכשירי חשמל בתדר לא משתנה, המהווים 66%, בעוד שמספר מכשירי החשמל בתדר משתנה היה 244 מיליון יחידות, המהווים 34%. הצפי הוא שנפח המכירות של מכשירי חשמל ביתיים בתדר משתנה יגיע ל-585 מיליון יחידות עד 2022, המהווים 65%, וקצב הצמיחה השנתי הממוצע (CAGR) של המכירות מ-17 ל-22 יעמוד על 19.1%, בעוד שנפח המכירות של מכשירי חשמל ביתיים לא משתנים יירד ל-317 מיליון יחידות, המהווים 35%.

? הערך העצמאי של מוליכים למחצה להספק עבור מכשירי חשמל ביתיים עם המרת תדר גדל משמעותית. העלייה המהירה בהיקף מכשירי החשמל הביתיים בתדר משתנה תגדיל משמעותית את ערך המוליכים למחצה ליחידת מכשירי חשמל ביתיים. אינפיניון צופה כי ערך המוליכים למחצה יעלה מ-0.7 יורו עבור מכשירי חשמל ביתיים לא משתנים ל-9.5 יורו. המוליכים למחצה הגדלים הם בעיקר מוליכים למחצה להספק. בהנחה ש-9.5 יורו הוא ערך המוליכים למחצה הממוצע ליחידת מכשירי חשמל ביתיים בתדר משתנה, צפוי כי שוק המוליכים למחצה של מכשירי חשמל ביתיים יצמח מ-2.645 מיליארד יורו בשנת 2017 ל-2.645 מיליארד יורו בשנת 2022. יגיע ל-5.779 מיליארד יואן, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע (CAGR) של 16.9% בין 17 ל-22 שנים.

על פי נתוני IHS, גודל שוק מוליכים למחצה למשקי בית צפוי לגדול מ-1.44 מיליארד דולר בשנת 2017 ל-2.67 מיליארד דולר בשנת 2021, עם קצב צמיחה מצטבר של 1.

עם קידום נמרץ של שימור אנרגיה עולמי והגנת הסביבה, קצב החדירה של המרת תדרים עבור מכשירי חשמל ביתיים לבנים יגדל בהדרגה, ומוליכים למחצה להספק, כמרכיבים המרכזיים של ממירי תדר, ייהנו משמעותית.

3.4 צמיחה בתחומים שונים: מודולי IGBT לרכב צפויים לפתח קצב צמיחה שנתי מצטבר של 23.5% בין השנים 2018 ל-2023.

גודל שוק ה-IGBT העולמי הגיע ל-6.21 מיליארד דולר בשנת 2018. על פי נתוני IHS, גודל שוק ה-IGBT העולמי היה 5.255 מיליארד דולר בשנת 2017, עלייה של 16.5% משנה לשנה בשנת 2016. גודל שוק ה-IGBT העולמי בשנת 2018 היה כ-6.21 מיליארד דולר.

4. עקב הביקוש לרכבים חשמליים, סיליקון קרביד עומד בפני הזדמנויות פיתוח חדשות

4.1 ביצועים מצוינים, הדור השלישי של מוליכים למחצה הופיע ברגע היסטורי

‏טרנזיסטורי MOSFET מבוססי SiC ו-GaN פרצו את גבולות הביצועים, ושדרוגי טכנולוגיה הכרחיים: בהשוואה לחומרי מוליכים למחצה מהדור הראשון והשני, לחומרי מוליכים למחצה מהדור השלישי יש פער אנרגיה רחב, שדה חשמלי פריצה גבוה, מוליכות תרמית גבוהה, קצב רוויה אלקטרונים גבוה ועמידות גבוהה יותר לקרינה, ולכן הם מתאימים יותר לייצור התקנים בטמפרטורה גבוהה, בתדר גבוה, עמידים לקרינה ובעלי הספק גבוה. במרדף אחר גודל התקן קטן יותר וביצועים טובים יותר, יצרני התקני הספק מקדמים בהדרגה פתרונות טכנולוגיים מהדור הבא עבור טרנזיסטורי MOSFET מבוססי SiC ו-GaN. לדוגמה, 1) לטרנזיסטורי MOSFET מבוססי SiC יש מבנה גבישי יציב ביותר בהשוואה לטרנזיסטורי MOSFET מבוססי סיליקון, וטמפרטורת הפעולה יכולה להגיע ל-600 מעלות צלזיוס; 2) עוצמת שדה הפריצה של SiC גדולה פי עשרה מזו של סיליקון, כך שמתח החסימה של טרנזיסטורי MOSFET מבוססי SiC גבוה יותר; 3) אובדן ההולכה של SiC קטן בהרבה מזה של התקני סיליקון, והוא משתנה מעט מאוד עם הטמפרטורה; 4) המוליכות התרמית של SiC היא כמעט פי 2.5 מזו של חומרי Si. קצב סחיפה של אלקטרונים רוויים הוא פי 2 מזה של Si, כך שהתקני SiC יכולים לפעול בתדרים גבוהים יותר.

SiC משמש בעיקר במוצרים לבנים, אנרגיה חדשה (כלי רכב חשמליים, אנרגיית רוח, אנרגיה פוטו-וולטאית), יישומים תעשייתיים וכו'.

4.2 סיליקון קרביד צפוי למלא תפקיד מרכזי בתחום כלי הרכב החשמליים

מבחינת יישומי רכב, SiC MOSFET עדיף ללא ספק מבחינת ביצועים, מה שיכול להפחית הפסדים ולהפחית את נפח ומשקל המודול. IGBT עדיף מבחינת אמינות וחוסן. התקני סיליקון קרביד משמשים במערכות טעינה לרכב ובמערכות המרת חשמל, מה שיכול להפחית ביעילות הפסדי מיתוג, להגדיל את טמפרטורת ההפעלה הסופית ולשפר את יעילות המערכת.

דגם 3 היה הראשון שהשתמש ב-SiC MOSFET, והחל את השימוש ב-SiC בכלי רכב חשמליים.

מודול המהפך של טסלה היה הראשון שהשתמש ב-24 טרנזיסטורי MOSFET מסיליקון קרביד SiC, שסופקו על ידי STMicroelectronics. מאוחר יותר, אינפיניון הפכה גם לספקית מוליכים למחצה להספק SiC של טסלה. יחידת מודול ההספק כולה מורכבת ממודולים בעלי צינור יחיד, המשתמשים בטופולוגיית מהפך סטנדרטית של 6 מתגים. כל מתג מורכב מ-4 מודולים בעלי צינור יחיד, עם סך של 24 מודולים בעלי צינור יחיד. למכשיר יש מתח עמידה של 650 וולט. עיצוב מודול הצינור היחיד של SiC של Model 3 עולה בקנה אחד עם השימוש של Model S/X ברעיונות של אינפיניון IGBT בעלי צינור יחיד. היתרון הוא שהוא יכול להשיג מדרגיות ברמות הספק שונות, תוך שיפור תפוקת אריזת המודול והפחתת עלויות התקני מוליכים למחצה.

BYD Han משתמש ב-SiC MOSFET כדי לשפר את ביצועי התאוצה, הכוח והסיבולת.

בשנת 2020, בקר המנוע Han EV של BYD השתמש לראשונה במודול הבקרה SiC MOSFET שפותח ומיוצר באופן עצמאי על ידי BYD, מה ששיפר משמעותית את ביצועי המנוע.

לסיליקון קרביד ביצועי תאוצה טובים. היתרון הישיר ביותר של פער האנרגיה הרחב הוא עוצמת שדה פריצה גבוהה יותר, מה שאומר שהוא יכול לעמוד במתח גבוה, מה שאומר שהוא יכול לשלוט במתח מערכת גבוה יותר. BYD Han מסוגל להשתמש בפלטפורמת מתח של 650V, שגם היא נובעת מסיליקון קרביד. מתח גבוה פירושו זרם נמוך, מה שמפחית הפסדים בנגדים של הציוד. עבור תכנון מנוע, קל יותר גם להשיג הספק גבוה יותר בגודל קטן. לכן, BYD Han יכול בקלות להשיג ביצועי תאוצה מ-0 עד 100 מעלות של 3.9S.

סיליקון קרביד יכול להשיג הסתברות גבוהה וחיי סוללה ארוכים. בנוסף ליתרונות שמביא פער האנרגיה הרחב, לסיליקון קרביד יש גם שני יתרונות עיקריים, האחד הוא מהירות אלקטרונים רוויה גבוהה יותר, והשני הוא מוליכות תרמית גבוהה יותר ועמידות גבוהה יותר בטמפרטורה. אלקטרונים רוויים מהירים, מה שאומר שהם יכולים להעביר זרמים גדולים יותר. מהירות רווית האלקטרונים של חומר סיליקון קרביד כפולה מזו של חומר סיליקון. לכן, בעת תכנון המכשיר, קל יותר להתאים את עוצמת הזרם הרחק מזרם הרוויה של המכשיר, ובכך להשיג התנגדות נמוכה יותר במצב דולק. זה יכול להפחית את אובדן ההספק, לסייע בהפחתת חום המכשיר ולפשט את תכנון פיזור החום. במיוחד בתנאים של זרם גבוה מיידי, הצטברות הטמפרטורה של הציוד מצטמצמת, יחד עם עמידות הטמפרטורה המוגברת ומוליכות תרמית חזקה יותר של החומר עצמו, זה גם מקל על הציוד לפזר חום. הרכב יכול גם להתפוצץ עם הספק גדול יותר. זו הסיבה ש-BYD Han יכול להשיג הספק של 363 קילוואט. באמצעות ליתיום ברזל פוספט, טווח השיוט יכול להגיע ל-605 קילומטרים, וזה כמובן גם בזכות סיליקון קרביד.

רכב תאי דלק של טויוטה, דגם מיראי, משתמש במודולים של סיליקון קרביד

חברת Denso החלה בייצור המוני של דור חדש של מודולי הספק Boost המצוידים במוליכים למחצה SiC (סיליקון קרביד), שישמשו בדגם מיראי של רכב תאי דלק טויוטה. מודולי ההספק SiC של Denso וטויוטה שימשו ברכבי HEV, אוטובוסים של תאי דלק ומכוניות נוסעים עם תאי דלק. רכיב הליבה של תאי הדלק במצב מוצק מהדור הבא של מיראי החדשה, Toyota FC Stack, משולב עם ממיר Boost FC המשתמש במספר מוליכים למחצה SiC. תפקידו של ממיר ה-Boost הוא להפיק מתח גבוה ממתח הקלט.

גודל מודול ההספק מצטמצם ב-30% וההפסד מצטמצם ב-70%. על פי חישובי Denso, בהשוואה למוצרים המשתמשים במוליכים למחצה מבוססי סיליקון, מודול ההספק החדש מסוג Boost, המצויד במוליכים למחצה מבוססי סיליקון (SiC) (כולל דיודות וטרנזיסטורים), קטן בכ-30% בגודלו ומפחית הפסדים בכ-70%. הוא משיג מזעור של מודול ההספק תוך שיפור יעילות צריכת הדלק של הרכב.

לדגם המיראי החדש, המצויד במודולי SiC, טווח הנסיעה המרבי שלו גדל ב-30%. טויוטה מסרה כי באמצעות שימוש במוליכים למחצה SiC בשנאי FC ושימוש בסוללות ליתיום-יון במתח נמוך, ניתן להפחית את הפסדי צריכת האנרגיה של המערכת. במקביל, על סמך שיפור ביצועי ערימות ה-FC, יעילות ייצור החשמל משתפרת באמצעות טכנולוגיית בקרת התחדשות אקטיבית של זרז. כתוצאה מכך, טויוטה השיגה טווח שיוט מרבי של כ-850 ק"מ בתנאי ההפעלה החדשים של המיראי WLTC, טווח גבוה בכ-30% מהדור הקודם.

4.3 ההערכה היא שהיקף התקני ההספק מסיליקון קרביד יעלה על 10 מיליארד דולר בשנת 2027.

ההערכה היא שגודל השוק של התקני כוח מסיליקון קרביד יעלה על 10 מיליארד דולר בשנת 2027. גודל השוק של התקני כוח מסיליקון קרביד היה כ-390 מיליון דולר בשנת 2018. בהתחשב בביקוש העצום לכלי רכב חדשים, ציוד כוח ותחומים אחרים, IHS צופה שגודל השוק של התקני כוח מסיליקון קרביד יעלה על 10 מיליארד דולר עד 2027. החל משנת 2021, בהתבסס על כלי רכב חשמליים, רכיבי MOSFET מסיליקון קרביד ישמרו על צמיחה מהירה ויהפוך להתקן כוח דיסקרטי מסיליקון קרביד הנמכר ביותר.

5. יותר מ-80% ממוצרי מוליכים למחצה להספק מסתמכים על יבוא, וחברות מקומיות מנסות להדביק את הפער.

5.1 לחברות אירופאיות, אמריקאיות ויפניות יש יתרונות ברורים בתחום מוליכים למחצה להספק

על פי נתוני אינפיניון, גודל השוק העולמי של התקני ומודולים של מוליכים למחצה להספק בשנת 2019 עמד על 21 מיליארד דולר. אירופה, ארצות הברית ויפן הציגו מגמה משולשת. אינפיניון דורגה במקום הראשון, עם 19%, ואחריה ON Semiconductor, עם 8.4%. לעשר החברות המובילות היה נתח שוק מצטבר של 58.3%.

בשנת 2019, שוק ה-MOSFET העולמי הגיע ל-8.1 מיליארד דולר. אינפיניון דורגה במקום הראשון עם יתרון מוחלט, עם נתח שוק של 24.6%, ונתח השוק של חמש החברות המובילות הגיע ל-59.8%. Nexperia Semiconductor, שנרכשה על ידי Wingtech, וצ'יינה ריסורס מיקרואלקטרוניקס, שצמחה בסין, נכנסו לעשירייה הראשונה, עם נתח של 4.1% ו-3.0% בהתאמה.

בשנת 2019, גודל שוק מודולי ה-IGBT היה 3.31 מיליארד דולר. אינפיניון דורגה במקום הראשון עם נתח שוק של 35.6%, וחמש החברות המובילות היוו 68.8% בסך הכל. סטאר סמיקונדקטור, חברת IGBT מובילה שצמחה בסין, התפתחה במהירות בשנים האחרונות ונכנסה לעשירייה הראשונה. בשנת 2019 היא דורגה במקום השמיני עם נתח שוק של 2.5%.

בשנת 2019, גודל שוק ה-IGBT הבדידים היה 1.44 מיליארד דולר. אינפיניון דורגה במקום הראשון עם נתח שוק של 32.5%. חמש החברות המובילות היוו 63.9% בסך הכל. היצרנית הסינית Silan Micro נכנסה לעשירייה הראשונה עם נתח שוק של 2.2%.

בשנת 2019, גודל שוק ה-IPMs היה 1.59 מיליארד דולר. מיצובישי היפנית דורגה במקום הראשון, עם נתח שוק של 32.7%. חמש החברות המובילות היוו 76.9% בסך הכל. היצרניות הסיניות Silan Microelectronics ו-China Microelectronics נכנסו לעשירייה הראשונה, עם נתחי שוק של 1.1% ו-0.8% בהתאמה.

5.2 חברות מוליכים למחצה סיניות מדביקות את הפער ומובילות לתקופה של פיתוח מהיר

סין היא שוק מוליכים למחצה הגדול בעולם להספק. חלק גדול מהכנסותיהן של חברות בינלאומיות מובילות מגיע מסין. אם ניקח לדוגמה את Dal Technology ו-NXP, יותר מ-50% ו-40% מהכנסותיהן מגיעות מסין היבשתית. סין היא מדינה גדולה של כלי רכב חשמליים. IGBT של Infineon מהווה יותר מ-60% משוק כלי הרכב החשמליים הסיני. ניתן לראות כי לשוק מוליכים למחצה להספק במדינה שלי יש ביקוש עצום, וליצרנים המקומיים יש מרחב גדול מאוד לתחליפי יבוא.

שיעור העצמאות של IGBT בסין ממשיך לעלות. על פי נתוני Zhiyan Consulting, מאז 2015, שיעור העצמאות של IGBT במדינה שלי עלה על 10% ועלה בהדרגה. ההערכה היא ששיעור העצמאות יעלה מ-10.1% בשנת 2015 ל-18.4% בשנת 2020. הצפי הוא שתפוקת תעשיית ה-IGBT של המדינה שלי תגיע ל-78 מיליון יחידות בשנת 2024, עם ביקוש של כ-196 מיליון יחידות, ושיעור העצמאות יגיע ל-40%. בסך הכל, עדיין קיים פער עצום בין היצע לביקוש בתעשיית ה-IGBT של המדינה שלי, ו"תחליף מקומי" יהיה כיוון פיתוח חשוב של תעשיית ה-IGBT בעתיד.

מוצרי מוליכים למחצה להספק ברמה בינונית-יקרה מסתמכים על שווקים בחו"ל. חברות סיניות כמו BYD, Huawei, CRRC ו-Sungrow הן לקוחות מוליכים למחצה המובילים בעולם בתחום מוליכים למחצה. עם זאת, חברות אלו עדיין מסתמכות במידה רבה על ספקים בחו"ל כמו Infineon, Fuji Electric ו-Mitsubishi Electric לרכישת מוליכים למחצה להספק. סין היא השוק הגדול ביותר לרכבים חשמליים וכלי רכב היברידיים, אך שרשראות אספקה ​​בחו"ל עדיין מספקות מודולי מוליכים למחצה להספק עבור רוב המערכות בסין. בשוק מוליכים למחצה העולמי להספק, יצרני מוצרים ברמה בינונית-יקרה מרוכזים בעיקר באירופה, ארצות הברית ויפן. רוב יצרני מוליכים למחצה להספק באירופה, ארצות הברית ויפן הם יצרני IDM. Infineon, ON Semiconductor, STMicroelectronics, Mitsubishi, Toshiba וכו' הן חברות מובילות בתעשייה. טייוואן, סין, היא גם יצרנית גדולה יחסית של מוליכים למחצה להספק. רוב היצרנים הם יצרני Fabless, ומוצריהם מרוכזים בעיקר בתחום ה-low-end. שוק מוליכים למחצה להספק במדינה שלי מהווה כ-36% מהביקוש העולמי. בתחום המוצרים המתקדמים, כ-80% מסתמכים על יבוא.

תעשיית מוליכים למחצה להספק בסין מתפתחת במהירות. יצרני מוליכים למחצה בסין מבוססים בעיקר על מודל IDM, ושרשרת הייצור שלה יחסית שלמה. המוצרים מרוכזים בעיקר בתחומים מתקדמים כמו דיודות, התקני MOS במתח נמוך ותיריסטורים. IGBTs עברו בהדרגה פריצות דרך. טכנולוגיית הייצור בוגרת ויש לה יתרונות עלות. הרווחיות של חברות מובילות בתעשייה גבוהה בהרבה מזו של יצרנים בטייוואן וסין. בתחומי מוצרים מתקדמים כמו אנרגיה חדשה, חשמל ותחבורה ציבורית, רק קומץ יצרנים מקומיים בעלי כושר ייצור. שוק המוצרים המתקדמים נשלט בעיקר על ידי יצרנים אירופאים, אמריקאים ויפנים כמו Infineon, ON Semiconductor, Renesas ו-Toshiba.

נכון לעכשיו, שוקי ה-IGBT המקומיים והזרים עדיין תפוסים בעיקר על ידי חברות זרות. חברות IGBT מקומיות בראשות Star Semiconductor מתפתחות במהירות, ופורצות בהדרגה פריצות דרך בתחומי הבקרה התעשייתית, כלי רכב חשמליים, אנרגיית רוח, אנרגיה פוטו-וולטאית, חשמל ורכבת מהירה, ומגדילות את נתח השוק שלהן בהתמדה. בשנת 2019, לפי נפח המשלוחים, לאינפיניון יש את נתח השוק הגדול ביותר של IGBTs לרכבים חשמליים בסין, עם נתח שוק של 49.3%, אחריה BYD, המהווה 20%. (בעיקר תמיכה עצמית), Star Semiconductor מדורגת במקום השלישי, עם 16.6%. ל-Star Semiconductor שיעור עצמאות שבבים גבוה בתחום IGBT לרכבים חשמליים, העולה על 90%.

בשוק מוליכים למחצה להספק במדינה שלי, יצרנים מקומיים החלו להחליף יבוא בתחום המוצרים הזולים ביותר. Nexperia, Star Semiconductor, China Resources Micro, Xinjie Neng, Lion Micro, China Microelectronics, Yangjie Technology, Silan Micro, Sanan Optoelectronics, Jiejie Microelectronics וכו', שנרכשו על ידי Wingtech Technology, הן מפעלים איכותיים בתעשייה, אך נתח השוק שלהם עדיין נמוך.

6. אופטימיות לגבי מובילי פלחי התעשייה

כיום, שרשרת תעשיית מוליכים למחצה להספק המקומית הופכת למושלמת יותר ויותר, וגם הטכנולוגיה פורצת דרך. סין היא הצרכנית הגדולה בעולם של מוליכים למחצה להספק, המהווה 35.9% מהביקוש העולמי בשנת 2019, וקצב הצמיחה גבוה משמעותית מזה העולמי. בעתיד, עם הביקוש לאנרגיה חדשה (כלי רכב חשמליים, פוטו-וולטאית, אנרגיית רוח), בקרה תעשייתית, מכשירי חשמל ביתיים להמרת תדרים, ציוד IOT וכו', קצב צמיחת הביקוש של סין ימשיך להיות גבוה מזה של העולם, והתעשייה תצמח בהתמדה. עבור תחליפים מקומיים, אנו אופטימיים לגבי המובילים בתעשיות המפולחות: Star Semiconductor, China Resources Micro, Hua Hong Semiconductor, Silan Micro, New Clean Energy, Leon Micro, Sanan Optoelectronics, Wingtech Technology ו-CRRC Times Electric.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן