Source: This article comes from John Palmour, chief technical officer of Wolfspeed, Cree.

Banyak sistem tenaga listrik sedang beralih dari teknologi silikon (Si) ke silikon karbida (SiC). Ini akan menjadi perubahan terbesar yang dialami industri semikonduktor tenaga listrik sejak transisi dari semikonduktor bipolar ke transistor bipolar gerbang terisolasi (IGBT) pada tahun 1980-an. Pergeseran ini terjadi pada saat banyak industri yang terpengaruh olehnya sedang mengalami periode perubahan besar yang tidak biasa. Dari industri otomotif hingga energi surya, keunggulan silikon karbida (SiC) menjadi tidak mungkin untuk diabaikan. Meskipun mengalami perubahan signifikan, semua pemain utama berupaya untuk lebih mengintegrasikan silikon karbida (SiC) ke dalam teknologi mereka.

Industri otomotif adalah contoh utama dari industri modern yang mengalami perubahan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dalam dekade berikutnya, industri otomotif akan beralih dari mesin pembakaran internal ke elektrifikasi. Konversi silikon (Si) menjadi silikon karbida (SiC) memainkan peran penting dalam membuat kendaraan listrik lebih efisien untuk memenuhi permintaan konsumen sekaligus mematuhi peraturan pemerintah yang membahas dampak perubahan iklim. Solusi silikon karbida (SiC) membantu membawa kendaraan listrik "ke tingkat selanjutnya," meningkatkan aplikasi seperti infrastruktur pengisian cepat, inverter penggerak, dan catu daya, serta memungkinkan kemajuan dalam aplikasi seperti telekomunikasi, militer, dan kedirgantaraan.

Gambar 1. Karyawan Cree di laboratorium

Peluang kendaraan listrik

Produsen mobil termasuk Tesla, Ford, dan Volkswagen telah mengumumkan rencana untuk menginvestasikan lebih dari $300 miliar dalam kendaraan listrik selama dekade berikutnya seiring dengan terus meningkatnya permintaan konsumen dan semakin ketatnya regulasi pemerintah. Analis memperkirakan bahwa kendaraan listrik baterai (BEV) akan mencakup 15% dari armada kendaraan pada tahun 2030. Akibatnya, pasar komponen silikon karbida (SiC) untuk kendaraan listrik akan tumbuh secara eksponensial dalam beberapa tahun mendatang.

Dengan begitu banyak penekanan pada elektrifikasi, para produsen tidak dapat lagi mengabaikan keunggulan silikon karbida (SiC). Silikon karbida (SiC) meningkatkan jangkauan baterai, meningkatkan kinerjanya, dan mengurangi waktu pengisian daya dibandingkan dengan teknologi silikon (Si) yang digunakan pada kendaraan listrik konvensional. Akibatnya, banyak pemasok telah mengumumkan inisiatif EV dengan Cree. Delphi Technologies, misalnya, sedang mengembangkan sistem inverter yang lebih efisien, lebih kecil, dan lebih ringan menggunakan semikonduktor silikon karbida (SiC), sementara ZF Group sedang mengembangkan sistem penggerak serba listrik. ABB Group sedang mengembangkan dan memasok berbagai sistem tenaga berbasis silikon karbida (SiC).

Peningkatan efisiensi

Silikon karbida (SiC) memiliki kerugian switching yang jauh lebih rendah daripada IGBT berbasis silikon (Si). Selain itu, perangkat silikon karbida tidak memiliki tegangan internal dan kerugian konduksinya jauh lebih rendah. Akibatnya, silikon karbida (SiC) memiliki kepadatan daya yang lebih tinggi, lebih ringan, dan beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi. Dalam uji otomotif baru-baru ini, teknologi silikon karbida (SiC) Cree mengurangi kerugian inverter sekitar 78% dibandingkan dengan silikon (Si).

Di dunia otomotif, peningkatan efisiensi ini dapat digunakan dalam solusi powertrain, konverter daya, dan pengisi daya off-board dan on-board. Silikon karbida (SiC) dapat meningkatkan efisiensi keseluruhan kendaraan listrik sebesar 5% hingga 10% dibandingkan dengan solusi berbasis silikon (Si) tradisional. Produsen dapat menggunakan ini untuk meningkatkan jarak tempuh atau mengurangi kebutuhan akan baterai yang besar dan mahal. Selain itu, silikon karbida (SiC) mengurangi kebutuhan pendinginan, menghemat ruang, dan lebih ringan daripada solusi berbasis silikon (Si). Silikon karbida (SiC) juga mendukung pengisi daya cepat, yang saat ini meningkatkan jarak tempuh hingga 75 mil hanya dalam 5 menit.

Penurunan biaya solusi silikon karbida (SiC) yang berkelanjutan telah menyebabkan peningkatan lebih lanjut dalam adopsinya. Dengan menggunakan mobil sebagai contoh, kami memperkirakan bahwa komponen silikon karbida (SiC) yang digunakan dalam kendaraan listrik bernilai sekitar $250 hingga $500 (tergantung pada kebutuhan dayanya). Total penghematan bagi produsen mobil dalam biaya baterai, ukuran dan berat baterai dan inverter, serta kebutuhan pendinginan dapat mencapai $2,000 per kendaraan listrik. Meskipun ada banyak faktor lain yang mendorong transisi dari silikon (Si) ke silikon karbida (SiC), poin ini sangat penting.

Di luar industri otomotif

Permintaan dari industri otomotif menyumbang sekitar setengah dari peluang silikon karbida (SiC) Cree senilai $9 miliar, sementara sektor energi surya, kedirgantaraan dan pertahanan, serta infrastruktur komunikasi merupakan pendorong utama permintaan lainnya. Menurut perkiraan terbaru dari Canaccord Genuity, permintaan silikon karbida (SiC) akan melebihi $20 miliar pada tahun 2030.

图2. Cree 650V MOSFET

Perangkat daya silikon karbida (SiC) juga membantu perusahaan industri dan energi memaksimalkan pemanfaatan daya dan ruang. Silikon karbida (SiC) memberikan efisiensi yang lebih tinggi, kepadatan daya yang lebih tinggi, dan bobot yang lebih ringan pada catu daya industri frekuensi tinggi dan catu daya tanpa gangguan, dan manfaat silikon karbida (SiC) jauh melebihi biayanya sendiri. Di bidang-bidang ini, efisiensi yang lebih tinggi berarti keuntungan yang lebih tinggi.

Di bidang elektronika daya, silikon karbida (SiC) jauh lebih efisien daripada silikon (Si) dan memiliki kepadatan daya tiga kali lipat, sehingga membuat sistem tegangan tinggi lebih ringan, lebih kecil, lebih efisien, dan lebih hemat biaya. Kinerja superior ini telah mencapai titik kritis dan para produsen tidak dapat lagi mengabaikannya jika ingin tetap kompetitif di pasar saat ini.

Masa depan semikonduktor

Biaya sebelumnya menjadi penghalang utama dalam adopsi silikon karbida (SiC). Namun, seiring dengan peningkatan produksi dan pengalaman, biaya produksinya terus menurun. Akibatnya, proses manufakturnya juga menjadi lebih efisien dan canggih. Terlebih lagi, pelanggan menyadari bahwa nilai sebenarnya dari silikon karbida (SiC) terletak pada tingkat sistem, bukan pada perbandingan tingkat perangkat. Untuk memenuhi kebutuhan berbagai industri, manufaktur silikon karbida (SiC) akan terus meningkat, produksi akan terus tumbuh, dan harganya akan terus menurun. Mengambil Cree sebagai contoh, Cree telah melakukan investasi besar-besaran untuk memenuhi kebutuhan ini, termasuk membangun pabrik di Negara Bagian New York yang menggunakan teknologi mutakhir dan memenuhi standar kelas otomotif, yang akan meningkatkan kapasitas produksi hingga lebih dari 30 kali lipat dibandingkan tahun 2017.

Transisi dari silikon (Si) ke silikon karbida (SiC) bukan lagi pertanyaan apakah dan kapan itu akan terjadi, kita sudah berada di sana. Sangat menarik untuk terlibat sepenuhnya dalam perubahan besar di banyak industri. Masa depan industri-industri ini jelas tidak statis, dan kita pasti akan terus melihat perubahan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dan para produsen yang dapat beradaptasi dengan cepat terhadap perubahan ini akan menuai hasil yang menguntungkan.

Catatan: Artikel ini direproduksi dari internet dan mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap sebutkan sumber dan penulis asli saat mencetak ulang. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.

Nomor telepon perusahaan: +86-0755-83044319
Faks/FAX: +86-0755-83975897
Surel: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Manajer Li

QQ: 332496225 Manajer Qiu

Alamat: Ruang 809, Gedung C, Gedung Teknologi Zhantao, No. 1079 Jalan Minzhi, Distrik Baru Longhua, Shenzhen