แนวคิดหลัก:

คาดว่าเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าจะเข้าสู่ช่วงเฟื่องฟูอย่างมากในปี 2021 ในปี 2018 เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าประสบปัญหาการขาดแคลนและราคาสูงขึ้นเนื่องจากความต้องการรถยนต์ไฟฟ้าที่เติบโตอย่างรวดเร็วและความต้องการชิปอื่นๆ ที่ใช้กำลังการผลิตขนาด 8 นิ้ว ในปี 2019 เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าทรงตัวเนื่องจากยอดขายสมาร์ทโฟนลดลง รถยนต์ทั่วไปลดลง และรถยนต์ไฟฟ้ามีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ในปี 2020 ความต้องการเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าไม่ดีในช่วงครึ่งแรกของปีเนื่องจากการระบาดของโรค แต่หลังจากไตรมาสที่สาม ความต้องการก็เพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากแรงผลักดันจากอุปกรณ์ 5G สมาร์ทโฟน อุตสาหกรรม รถยนต์ไฟฟ้า และ IoT เป็นต้น การระบาดของโรคในต่างประเทศส่งผลกระทบต่อกำลังการผลิตของผู้ผลิตต่างประเทศ ทำให้บางผลิตภัณฑ์ประสบปัญหาการขาดแคลนและราคาสูงขึ้น เราคาดการณ์ว่าด้วยความต้องการที่หลากหลาย เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าจะเข้าสู่ช่วงเฟื่องฟูอย่างมากในปี 2021

มุมมองอุตสาหกรรม

ในปี 2021 การเติบโตของความต้องการ + การเพิ่มขึ้นของราคา + การทดแทนภายในประเทศ จะนำมาซึ่งโอกาสในการพัฒนาที่ดีสำหรับเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า: เนื่องจากได้รับผลกระทบจากการระบาดของโรคโควิด-19 ทั่วโลก เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าทั่วโลกจะลดลงในปี 2020 QYResearch คาดการณ์ว่าจะลดลง 9.1% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้าในปี 2020 และคาดว่าจะเติบโตขึ้น 8.1% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้าในปี 2021 โดยได้รับแรงหนุนจากความต้องการโทรศัพท์มือถือ 5G รถยนต์ไฟฟ้า และ IoT ในไตรมาสที่ 4 ของปี 2020 ระยะเวลาการส่งมอบผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าของ ON Semiconductor จาก Infineon, STMicroelectronics และ Diodes โดยทั่วไปแล้วจะยืดเยื้อออกไป แนวโน้มการเพิ่มขึ้นของราคาของผลิตภัณฑ์ MOSFET บางชนิดนั้นชัดเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Infineon แบรนด์ในประเทศก็ประสบปัญหาการขาดแคลนและการเพิ่มขึ้นของราคาเช่นกัน ราคา MOSFET โดยทั่วไปเพิ่มขึ้น 10-20% ในปี 2019 จีนได้พัฒนาเป็นตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในโลก โดยคิดเป็น 35.9% ของโลก อย่างไรก็ตาม อัตราการพึ่งพาตนเองยังต่ำ ยกตัวอย่างเช่น IGBT ซึ่งอัตราการพึ่งพาตนเองในปี 2019 อยู่ที่เพียง 16.3% เท่านั้น เราเชื่อว่าในปี 2021 อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าจะนำมาซึ่งโอกาสในการพัฒนาที่ดี โดยได้รับแรงขับเคลื่อนจากการเติบโตของความต้องการ + การเพิ่มขึ้นของราคา + การทดแทนภายในประเทศ และห่วงโซ่อุตสาหกรรมจะได้รับประโยชน์อย่างมาก

รถยนต์พลังงานใหม่กำลังเฟื่องฟู และความต้องการ IGBT ก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว รถยนต์พลังงานใหม่กำลังเข้าสู่ช่วงการเติบโตอย่างรวดเร็ว ในเดือนพฤศจิกายน 2020 การผลิตและการขายรถยนต์พลังงานใหม่มีจำนวน 198,000 และ 200,000 คัน ตามลำดับ คิดเป็นการเพิ่มขึ้นปีต่อปี 75.1% และ 104.9% ตามลำดับ คาดการณ์ว่าจำนวนรถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกจะแตะ 11 ล้านคันในปี 2025 โดยจีนครองส่วนแบ่ง 50% รถยนต์พลังงานใหม่ต้องการเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าใหม่จำนวนมาก รถยนต์ไฮบริดแบบอ่อน 48V ต้องการต้นทุนเพิ่มขึ้นมากกว่า 90 ดอลลาร์สหรัฐ และรถยนต์ไฟฟ้าหรือไฮบริดต้องการต้นทุนเพิ่มขึ้นมากกว่า 330 ดอลลาร์สหรัฐ คาดว่าอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีของโมดูล IGBT สำหรับยานยนต์จะสูงถึง 23.5% ตั้งแต่ปี 2018 ถึง 2023 เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์นั้นหายากและมีการกระจุกตัวสูง โดยผู้ผลิตในยุโรปและอเมริกามีข้อได้เปรียบหลัก ในปี 2019 บริษัทที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือ Infineon โดยมีส่วนแบ่งการตลาด 25.5% และบริษัทที่ใหญ่เป็นอันดับสองคือ STMicroelectronics โดยมีส่วนแบ่งการตลาด 13.9% บริษัทห้าอันดับแรกมีส่วนแบ่งการตลาดรวมกัน 62.1% ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการกระจุกตัวในระดับสูง บริษัทจีนมีรากฐานที่อ่อนแอในด้านเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ แต่รถยนต์ไฟฟ้าของจีนมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซึ่งได้ผลักดันการพัฒนาอุตสาหกรรม IGBT ด้วยเช่นกัน Infineon ครองอันดับหนึ่งในด้าน IGBT สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ของจีนในปี 2019 โดยมีส่วนแบ่ง 49.3% ตามมาด้วย BYD ซึ่งส่วนใหญ่จัดหาผลิตภัณฑ์ของตนเอง โดยมีส่วนแบ่ง 20% และ Star Semiconductor อยู่ในอันดับที่สาม โดยมีส่วนแบ่งการตลาด 16.6% และมีการเติบโตอย่างรวดเร็ว

ประสิทธิภาพของเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามนั้นยอดเยี่ยมและมีความต้องการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง SiC ส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน พลังงานใหม่ (รถยนต์ไฟฟ้า พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์) และการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม คาดการณ์ว่าขนาดตลาดของอุปกรณ์กำลังไฟฟ้าที่ใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์จะเกิน 10 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2027 ในแง่ของการใช้งานในรถยนต์ SiC MOSFET มีประสิทธิภาพเหนือกว่าอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งสามารถลดการสูญเสีย ลดปริมาตรและน้ำหนักของโมดูลได้ Model 3 เป็นรถยนต์รุ่นแรกที่ใช้ SiC MOSFET ซึ่งเป็นการเปิดตัวการใช้ SiC ในรถยนต์ไฟฟ้า ในปี 2020 BYD Han ก็ใช้โมดูล SiC เช่นกัน ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการเร่งความเร็ว กำลัง และความทนทานได้อย่างมีประสิทธิภาพ รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงรุ่น Mirai ของโตโยต้าติดตั้ง SiC ซึ่งช่วยลดปริมาตรของโมดูลกำลังไฟฟ้าลง 30% และลดการสูญเสียลง 70% เราเชื่อว่าด้วยต้นทุนที่ลดลงและความก้าวหน้าของเทคโนโลยี SiC มีพื้นที่การใช้งานที่ดีในรถยนต์ไฟฟ้า

บริษัทสำคัญ: Star Semiconductor, Hua Hong Semiconductor, China Resources Micro, Silan Micro และ New Clean Energy

คำเตือนความเสี่ยง: การพัฒนาของรถยนต์ไฟฟ้าไม่เป็นไปตามที่คาดการณ์ไว้ ยอดขายสมาร์ทโฟนไม่เป็นไปตามที่คาดการณ์ไว้ และความคืบหน้าของ 5G ต่ำกว่าที่คาดไว้

1. อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์กำลังมีการใช้งานที่หลากหลายและมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง

1.1 คาดการณ์ว่าอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีของเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าทั่วโลกตั้งแต่ปี 2019 ถึง 2025 จะอยู่ที่ 4.3%

สารกึ่งตัวนำกำลังไฟฟ้าถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ขนาดตลาดสารกึ่งตัวนำกำลังไฟฟ้าในปี 2019 อยู่ที่ 17.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ Yole คาดการณ์ว่าขนาดตลาดจะอยู่ที่ 22.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 และอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีระหว่างปี 2019 ถึง 2025 คาดว่าจะอยู่ที่ 4.3%

อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีโดยรวมของโมดูล IGBT ตั้งแต่ปี 2019 ถึง 2025 อยู่ที่ 18% โดยได้รับประโยชน์จากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของพลังงานใหม่ (รถยนต์ไฟฟ้า พลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์) และอุตสาหกรรมการควบคุมทางอุตสาหกรรม คาดการณ์ว่ามูลค่าโดยรวมของโมดูล IGBT จะสูงถึง 5.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 คิดเป็น 24% ของตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าทั้งหมด

ภาคยานยนต์มีสัดส่วนมากที่สุด รองลงมาคือภาคเครื่องยนต์ ในปี 2019 กลุ่มอุตสาหกรรมยานยนต์ (รวมถึงรถยนต์ไฟฟ้า รถยนต์ไฮบริด และซิลิคอน MOSFET) มีมูลค่า 1.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ กลุ่มมอเตอร์ขับเคลื่อน (Motor Drive, โมดูล IGBT) มีมูลค่า 1.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ กลุ่มสมาร์ทโฟนและอุปกรณ์ไร้สาย (ซิลิคอน MOSFET) มีมูลค่า 1.3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ กลุ่มเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ (Computing) และการจัดเก็บข้อมูล (ซิลิคอน MOSFET) มีมูลค่า 1.2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ กลุ่มอุตสาหกรรม (ซิลิคอน MOSFET) มีมูลค่า 1.1 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และกลุ่มรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์ไฮบริด (โมดูล IGBT) มีมูลค่า 600 ล้านดอลลาร์สหรัฐ (ส่วนกลุ่มอื่นๆ มีมูลค่า 10.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ) เมื่อพิจารณาจากสัดส่วน (ปริมาณ) ของส่วนประกอบต่างๆ ในตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลัง ซิลิคอน MOSFET มีสัดส่วน 45% ส่วนประกอบสำคัญอีกอย่างหนึ่งคือโมดูล IGBT ซึ่งมีขนาดตลาด 3.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2019 การใช้งานในอุตสาหกรรม อินเวอร์เตอร์ผลิตพลังงานใหม่ รถยนต์ไฟฟ้า และรถยนต์ไฮบริด ได้รับความสนใจอย่างมาก (โดยเฉพาะรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์ไฮบริดซึ่งเป็นทิศทางการใช้งานล่าสุด)

การเติบโตอย่างรวดเร็วของ SiC MOSFET ในอุตสาหกรรมยานยนต์ เนื่องมาจากความต้องการจากผู้ผลิตรถยนต์ เช่น Tesla ในสหรัฐอเมริกาและ BYD ในประเทศจีน โมดูลซิลิคอนจึงค่อยๆ เข้ามาแทนที่โมดูล IGBT ในฐานะอินเวอร์เตอร์หลัก คาดการณ์ว่าตลาด SiC MOSFET จะเติบโตขึ้นอีกเนื่องจากการเติบโตของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) และรถยนต์ไฮบริด (HEV) ทรานซิสเตอร์แบบแยกชิ้น SiC จะแข่งขันกับ MOSFET ในอนาคตในฐานะระบบชาร์จไฟในรถยนต์ที่มีประสิทธิภาพ

1.2 ตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าของจีนครองอันดับหนึ่งของโลก และบริษัทชั้นนำในประเทศกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว

ในปี 2019 ตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าของจีนครองส่วนแบ่ง 35.9% ของตลาดโลก: จีนเป็นผู้บริโภคอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในโลก และผลิตภัณฑ์หลักในกลุ่มอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดก็ครองอันดับหนึ่งในส่วนแบ่งการตลาดของจีน

ส่วนแบ่งการตลาดโลกของผู้นำในประเทศยังคงต่ำมาก และมีช่องว่างที่ชัดเจนกับยักษ์ใหญ่ระดับนานาชาติ: เช่นเดียวกับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมด เมื่อเทียบกับผู้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าแบบ IDM ในต่างประเทศ ยอดขายประจำปีของบริษัทอุปกรณ์ไฟฟ้าชั้นนำในประเทศ (China Resources Micro, Star Semiconductor, New Clean Energy, Yangjie Technology, China Microelectronics, Silan Micro เป็นต้น) แตกต่างจากยักษ์ใหญ่ระดับนานาชาติอย่างมาก และโครงสร้างผลิตภัณฑ์อยู่ในระดับล่าง ซึ่งบ่งชี้ว่าขนาดตลาดอุปกรณ์ไฟฟ้าของจีนมีความไม่สอดคล้องกันอย่างร้ายแรงระหว่างรุ่นและอัตราการพึ่งพาตนเอง และมีช่องว่างขนาดใหญ่สำหรับการทดแทนภายในประเทศ ปัจจุบัน อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ไฟฟ้าของจีนกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว Wingtech Technology เข้าซื้อกิจการ Nexperia และบริษัทเซมิคอนดักเตอร์ไฟฟ้าหลายแห่ง เช่น Star Semiconductor, China Resources Micro และ New Clean Energy ได้เข้าจดทะเบียนในตลาดหลักทรัพย์และกำลังเติบโตอย่างต่อเนื่อง

2. ด้วยแรงผลักดันจากความต้องการที่เพิ่มขึ้น อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าจะเข้าสู่ช่วงเฟื่องฟูครั้งใหญ่ในปี 2021

2.1 ระยะเวลาการส่งมอบสินค้าของผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้ารายใหญ่ระดับนานาชาติขยายออกไป

ในไตรมาสที่ 4 ของปี 2020 ระยะเวลาการส่งมอบผลิตภัณฑ์ MOSFET, IGBT และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ของ Infineon โดยทั่วไปแล้วได้ยืดเยื้อออกไป โดยระยะเวลาการส่งมอบที่นานที่สุดสูงถึง 30 สัปดาห์ ในจำนวนนี้ ราคาของ MOSFET แรงดันต่ำและแรงดันสูง รวมถึงทรานซิสเตอร์สำหรับอุตสาหกรรมการบินทางทหาร มีแนวโน้มสูงขึ้น ส่วนระยะเวลาการส่งมอบผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังของ STMicroelectronics มีแนวโน้มยืดเยื้อโดยรวม และราคายังคงทรงตัว

ในไตรมาสที่ 4 ของปี 2020 ระยะเวลาการส่งมอบผลิตภัณฑ์ MOSFET และทรานซิสเตอร์ของ Diodes ยืดเยื้อออกไป โดยระยะเวลาการส่งมอบที่ยาวที่สุดอยู่ที่ 20 สัปดาห์ และราคา MOSFET แรงดันต่ำมีแนวโน้มสูงขึ้น ส่วนระยะเวลาการส่งมอบผลิตภัณฑ์ซีรี่ส์กำลังไฟฟ้าของ ON Semiconductor ก็ยืดเยื้อออกไปเช่นกัน และราคา MOSFET แรงดันสูงและต่ำก็มีแนวโน้มสูงขึ้น

2.2 แนวโน้มราคาของ MOSFET สารกึ่งตัวนำกำลังเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

ราคา MOSFET เพิ่มขึ้นตั้งแต่ 10-20% จากข้อมูลการวิจัยห่วงโซ่อุตสาหกรรม พบว่าในช่วงเดือนพฤศจิกายนถึงธันวาคม 2020 แบรนด์ต่างประเทศหลายยี่ห้อประสบปัญหาสินค้าหมด โดยเฉพาะ Infineon แบรนด์ในประเทศก็ประสบปัญหาสินค้าขาดแคลนและราคาสูงขึ้นเช่นกัน ราคา MOSFET ในตลาดโดยทั่วไปเพิ่มขึ้น 10-20%

จีนเป็นประเทศที่มีความต้องการ MOSFET สูง แต่ก็พึ่งพาการนำเข้าเป็นอย่างมาก จากข้อมูลของ IHS พบว่าขนาดตลาด MOSFET ทั่วโลกอยู่ที่ 7.6 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2019 โดยตลาดภายในประเทศคิดเป็น 39% เมื่อพิจารณาจากโครงสร้างตลาด MOSFET แล้ว Infineon, ON Semiconductor, Toshiba, ST และ Renesas รวมกันครองส่วนแบ่งตลาดภายในประเทศถึง 61% ผู้ผลิตรายใหญ่ระดับนานาชาติกำลังประสบปัญหาอุปทานไม่เพียงพอและขาดแคลนอย่างเห็นได้ชัด

ความต้องการพุ่งสูงขึ้น และกำลังการผลิตแผ่นเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วที่ไม่เพียงพอ ทำให้เกิดการขาดแคลนและราคาสูงขึ้น การเปลี่ยนมาใช้รถยนต์ไฟฟ้าทำให้ความต้องการ MOSFET เพิ่มขึ้นอย่างมาก ความต้องการด้านการประหยัดพลังงานและการรักษาสิ่งแวดล้อมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ปลายทาง ไม่เพียงแต่ผลักดันการเติบโตของความต้องการเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่การยกระดับโครงสร้างผลิตภัณฑ์อย่างรวดเร็ว การเริ่มต้นกระบวนการเชิงพาณิชย์ของ 5G ผลักดันให้ความต้องการ MOSFET เพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดด ในด้านแหล่งจ่ายไฟสำหรับแท่นชาร์จและแหล่งจ่ายไฟสำหรับการสื่อสาร 5G คาดการณ์ว่าความต้องการจะเติบโต 20-30% ในปีนี้ ความต้องการที่ถูกอัดอั้นไว้ในช่วงครึ่งแรกของปีสำหรับคอมพิวเตอร์ เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน และการชาร์จเร็ว ได้ค่อยๆ ถูกปลดปล่อยออกมาแล้ว จากด้านอุปทาน MOSFET ส่วนใหญ่พึ่งพาโรงงานผลิตแผ่นเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วและ 6 นิ้ว โดยขนาด 12 นิ้วและต่ำกว่าคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 80% จากข้อมูลการวิจัยห่วงโซ่อุตสาหกรรม กำลังการผลิตแผ่นเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วของโรงงานผลิตแผ่นเวเฟอร์รายใหญ่ในปัจจุบันเต็มแล้ว ตัวอย่างเช่น อัตราการใช้กำลังการผลิตของโรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วในประเทศ เช่น Huahong และ China Resources Micro ใกล้ถึงกำลังการผลิตเต็มที่แล้ว และกำลังการผลิตของโรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วของ UMC จะเต็มกำลังการผลิตไปจนถึงครึ่งหลังของปี 2021

บริษัท Diodes (สหรัฐอเมริกาและไต้หวัน) จะเริ่มปรับขึ้นราคาผลิตภัณฑ์บางรายการตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม 2021 เป็นต้นไป บริษัท Diodes (สหรัฐอเมริกาและไต้หวัน) ระบุในประกาศปรับขึ้นราคาที่แจ้งให้ลูกค้าทราบว่า เนื่องจากการระบาดของโรคโควิด-19 บริษัทกำลังเผชิญกับความท้าทายจากต้นทุนที่เพิ่มขึ้นและระยะเวลาการส่งมอบสินค้าจากซัพพลายเออร์ที่ยาวนานขึ้น ดังนั้น บริษัทจึงจะปรับขึ้นราคาผลิตภัณฑ์บางรายการตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม 2021 เป็นต้นไป

ผลิตภัณฑ์ SGT MOS ของ Silan Micro ปรับราคาขึ้น 20% เมื่อวันที่ 9 ธันวาคม บริษัท Hangzhou Silan Microelectronics แถลงว่า เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของราคาแผ่นเวเฟอร์ MOS และวัสดุบรรจุภัณฑ์ รวมถึงผลกระทบต่อกำลังการผลิต ทำให้ต้นทุนผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องของบริษัทเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้มั่นใจได้ว่าจะมีสินค้าเพียงพอและรักษาความสัมพันธ์ทางธุรกิจที่ดี บริษัทจึงได้พิจารณาอย่างรอบคอบและตัดสินใจว่า ตั้งแต่วันนี้ (9 ธันวาคม 2020) ราคาผลิตภัณฑ์ SGT MOS ของบริษัทจะปรับขึ้น 20% ในเดือนนี้

บริษัท Xinjie Energy จะปรับขึ้นราคาสินค้าบางรายการตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม 2021 เป็นต้นไป เมื่อวันที่ 21 ธันวาคม 2020 บริษัท Wuxi New Clean Energy ก็ได้ออกประกาศปรับราคาสินค้าให้กับลูกค้าเช่นกัน โดยระบุว่าเนื่องจากต้นทุนวัตถุดิบและบรรจุภัณฑ์ต้นน้ำที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง กำลังการผลิตที่จำกัด และวงจรการผลิตที่ยาวนานขึ้น ทำให้ต้นทุนสินค้าเพิ่มขึ้นอย่างมาก และราคาเดิมนั้นยากที่จะตอบสนองความต้องการด้านอุปทานได้

คาดว่าเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าจะเข้าสู่ช่วงเฟื่องฟูอย่างมากในปี 2021 ในปี 2018 เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าประสบปัญหาการขาดแคลนและราคาสูงขึ้นเนื่องจากความต้องการรถยนต์ไฟฟ้าที่เติบโตอย่างรวดเร็วและความต้องการชิปอื่นๆ ที่ใช้กำลังการผลิตขนาด 8 นิ้ว ในปี 2019 เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าทรงตัวเนื่องจากยอดขายสมาร์ทโฟนลดลง รถยนต์ทั่วไปลดลง และรถยนต์ไฟฟ้ามีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ในปี 2020 ความต้องการเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าไม่ดีในช่วงครึ่งแรกของปีเนื่องจากการระบาดของโรค แต่หลังจากไตรมาสที่สาม ความต้องการเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากอุปกรณ์จ่ายไฟ 5G สมาร์ทโฟน การชาร์จเร็ว อุตสาหกรรม รถยนต์ไฟฟ้า และอุปกรณ์ IoT เป็นต้น และผลิตภัณฑ์บางอย่างก็ประสบปัญหาการขาดแคลนและราคาสูงขึ้น เราจึงคาดการณ์ว่าเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าจะเข้าสู่ช่วงเฟื่องฟูอย่างมากในปี 2021

3. ความต้องการรถยนต์ไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง บวกกับความต้องการในหลากหลายสาขา บวกกับการทดแทนภายในประเทศ ทำให้ IGBT มีอนาคตที่สดใส

3.1 IGBT - สุดยอดอุปกรณ์กำลังไฟฟ้า หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ในอุปกรณ์และระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

IGBT เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังแบบรวมวงจรที่มีหลักการทำงานที่ซับซ้อน โครงสร้างของ IGBT รวมโครงสร้างพื้นฐานเกือบทั้งหมดของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เช่น ไดโอด, ทรานซิสเตอร์แบบไบแอส (BJT), ทรานซิสเตอร์แบบฟิลด์เอฟเฟกต์ (JFET), ทรานซิสเตอร์แบบมอสเฟต (MOSFET) และทรานซิสเตอร์แบบสเกลาร์ (SCR) การเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์โครงสร้างของ IGBT จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันในประสิทธิภาพการทำงาน ในแง่ของเทคโนโลยีการผลิต IGBT ใช้เทคโนโลยีวงจรรวม MOS สำหรับการรวมกำลังในพื้นที่ขนาดใหญ่ การออกแบบแสดงให้เห็นว่าขนาดของเซลล์หน่วยลดลง ยิ่งมีการรวมเซลล์แบบขนานมากขึ้นเท่าใด แรงดันตกคร่อมขณะเปิด (การสูญเสียการนำไฟฟ้า) ก็จะค่อยๆ ลดลง

เทคโนโลยี IGBT ถูกคิดค้นมานานกว่า 30 ปีแล้ว และได้ผ่านการพัฒนาด้านเทคโนโลยีและกระบวนการผลิตมาแล้วประมาณ 6 รุ่น ในเชิงโครงสร้าง IGBT สามารถแบ่งออกได้เป็นโครงสร้างแนวตั้ง โครงสร้างเกต IGBT และเทคโนโลยีการประมวลผลแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน แนวโน้มการพัฒนาหลักคือการลดการสูญเสีย

IGBT เหมาะสำหรับงานแรงดันสูง: IGBT เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำกำลังแบบผสมที่ประกอบด้วย BJT และ MOSFET มันไม่เพียงแต่มีข้อดีของ MOSFET เช่น ความเร็วในการสวิตช์สูง อิมพีแดนซ์อินพุตสูง กำลังควบคุมต่ำ วงจรขับง่าย และการสูญเสียการสวิตช์ต่ำ แต่ยังมีข้อดีของ BJT เช่น แรงดันเปิดต่ำ กระแสเปิดสูง และการสูญเสียต่ำ จึงไม่มีอุปกรณ์กำลังอื่นใดเทียบได้ในแง่ของแรงดันสูง กระแสสูง และความเร็วสูง ดังนั้นจึงเป็นอุปกรณ์สวิตช์ที่เหมาะสมในด้านอิเล็กทรอนิกส์กำลังและเป็นทิศทางหลักของการพัฒนาการใช้งานในอนาคต ความเสถียรของ IGBT นั้นด้อยกว่า MOSFET เล็กน้อย แต่แข็งแกร่งกว่า BJT อย่างไรก็ตาม แรงดันทนของ IGBT นั้นทำได้ง่ายกว่า MOSFET และไม่ค่อยเสียหายเนื่องจากการพังทลายรอง ทำให้เหมาะสำหรับงานแรงดันสูง

โมดูล IGBT เป็นอุปกรณ์หลักในด้านการควบคุมและระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในหลายสาขา เช่น การประหยัดพลังงานของมอเตอร์ การขนส่งทางราง โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ อวกาศ เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานใหม่ ยานยนต์พลังงานใหม่ เป็นต้น ด้วยการพัฒนาของยานยนต์พลังงานใหม่และความนิยมของเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบปรับความถี่ได้ ตลาด IGBT จึงเติบโตอย่างต่อเนื่อง ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มระดับการทำงานอัตโนมัติและความแม่นยำในการควบคุมของอุปกรณ์ในงานอุตสาหกรรมเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างมาก ในขณะเดียวกันก็ลดขนาดและน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ และประหยัดวัสดุอีกด้วย

IGBT มีข้อได้เปรียบอย่างมากที่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 600V และปัจจุบันสามารถนำไปใช้กับแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 6500V ได้ ในด้านแรงดันไฟฟ้าสูงนั้น SiC MOSFET เป็นคู่แข่งของ IGBT แต่ต้นทุนยังคงสูงอยู่

ด้วยการพัฒนาแอปพลิเคชันอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดข้อกำหนดใหม่สำหรับชิปและโมดูล IGBT ชิปเหล่านี้จำเป็นต้องมีพื้นที่ลดลงและสลับการทำงานได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ IGBT ยังต้องสามารถรองรับแรงดันและกระแสสูงขึ้น มีการสูญเสียต่ำ และมีความน่าเชื่อถือสูง

โมดูลพลังงานสำหรับยานยนต์ต้องการความน่าเชื่อถือในการทำงานทางไฟฟ้าที่สูงขึ้น อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น การประหยัดพลังงานที่ดีขึ้น การป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่ง น้ำหนักเบา ขนาดกะทัดรัด เป็นต้น

เพื่อให้สามารถรับมือกับความต้องการใช้งานที่หลากหลาย เทคโนโลยีการบรรจุโมดูลพลังงานจึงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีใหม่สำหรับอุปกรณ์ซิลิคอน การลดความต้านทานความร้อน วิธีการเชื่อมชิปแบบใหม่ การระบายความร้อนสองด้าน การปรับปรุงการรวมวงจร เป็นต้น

3.2 รถยนต์พลังงานใหม่เป็นแรงขับเคลื่อนหลักสำหรับการเติบโตของโมดูล IGBT

มูลค่าของเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ: มูลค่าของอุปกรณ์กำลังใหม่ส่วนใหญ่มาจากระบบ "สามพลังงาน" ของรถยนต์ ได้แก่ ระบบควบคุมกำลัง ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า และระบบแบตเตอรี่ ในหน่วยควบคุมกำลัง โมดูล IGBT หรือ SiC จะแปลงกระแสตรงแรงดันสูงเป็นกระแสสลับเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์สามเฟส ในเครื่องชาร์จในรถยนต์ ตัวแปลง AC/DC และ DC/DC จะใช้ IGBT หรือ SiC, MOS และ SBD แบบหลอดเดี่ยว ในตัวควบคุมเสริมแรงดันสูง เช่น ระบบพวงมาลัยไฟฟ้า ปั๊มน้ำ ปั๊มน้ำมัน PTC และคอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศ จะใช้ IGBT แบบหลอดเดี่ยวหรือโมดูล ในระบบสตาร์ท-หยุด ISG และในตัวควบคุมแรงดันต่ำของรถยนต์ไฟฟ้า เช่น ที่ปัดน้ำฝน จะใช้ MOS แบบหลอดเดี่ยว

(1) ระบบควบคุมความเร็วไฟฟ้า: ระบบควบคุมความเร็วของมอเตอร์รถยนต์พลังงานใหม่มีอุปกรณ์กำลังหลักสองรูปแบบ ได้แก่ ชอปเปอร์สำหรับมอเตอร์ DC และอินเวอร์เตอร์สำหรับมอเตอร์ AC (1) ชอปเปอร์: โดยทั่วไปจะใช้ชอปเปอร์สำหรับระบบควบคุมความเร็วของมอเตอร์ DC วงจรไฟฟ้าค่อนข้างเรียบง่ายและมีประสิทธิภาพค่อนข้างสูง ด้วยการพัฒนาของอุปกรณ์กำลัง ความถี่ของชอปเปอร์สามารถเข้าถึงหลายพันเฮิรตซ์ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการควบคุมความเร็วในการขับเคลื่อนด้วย DC รถยนต์พลังงานใหม่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ DC ไม่ว่าจะเป็นมอเตอร์แบบอนุกรมหรือมอเตอร์แบบแยกกระตุ้น ชอปเปอร์ก็ถูกใช้เป็นตัวแปลงพลังงาน อุปกรณ์กำลังของชอปเปอร์ส่วนใหญ่ใช้ MOSFET และ BJT (2) ในโหมดการแปลง DC/DC ของอินเวอร์เตอร์ โดยทั่วไปมีสองวิธี ได้แก่ ชอปเปอร์ DC บวกอินเวอร์เตอร์ และอินเวอร์เตอร์ DC/DA เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของรถยนต์พลังงานใหม่ต่ำ หากใช้วิธีแรก จะมีจุดเชื่อมต่อการส่งพลังงานมากเกินไป ซึ่งจะลดประสิทธิภาพของระบบโดยรวม การใช้อินเวอร์เตอร์แรงดัน PWM มีวงจรที่เรียบง่าย จุดเชื่อมต่อน้อย และมีประสิทธิภาพสูง นอกจากนี้ ปัจจุบันได้มีการพัฒนาตัวแปลง DC แบบเรโซแนนซ์และตัวแปลง AC แบบเรโซแนนซ์ความถี่สูงขึ้นมาแล้ว เนื่องจากการใช้เทคโนโลยีการสวิตช์ที่แรงดันหรือกระแสเป็นศูนย์ ตัวแปลงเรโซแนนซ์จึงมีข้อดีคือ การสูญเสียจากการสวิตช์น้อย การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าน้อย เสียงรบกวนต่ำ ความหนาแน่นของกำลังสูง และความน่าเชื่อถือสูง

(2) ตัวแปลงพลังงาน: ส่วนประกอบหลักของตัวแปลงพลังงานของยานยนต์พลังงานใหม่คืออุปกรณ์กำลัง ปัจจุบันอุปกรณ์กำลังที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ CTO, BJT, MOSFET, IGBT, SITSITH และ MCT ในบรรดาอุปกรณ์เหล่านี้ CTO และ MCT มีความเร็วในการสวิตช์สูง ความสามารถในการส่งพลังงานสูง คุณลักษณะไดนามิกที่เหนือกว่า และความน่าเชื่อถือสูง จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขับเคลื่อนยานยนต์ไฟฟ้า ในขณะเดียวกัน อุปกรณ์กำลังก็สามารถส่งผลต่อโครงสร้างของตัวแปลงพลังงานได้ ตัวแปลง DC-DC และ DC-AC ใช้ในมอเตอร์ DC และมอเตอร์ AC ตามลำดับ

(3) อุปกรณ์ชาร์จในรถ: การพัฒนาเครื่องชาร์จในรถเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการพัฒนารถยนต์พลังงานใหม่ เนื่องจากสามารถเสริมพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้ากระแสสลับเข้าสู่แบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าแต่ละคันได้อย่างมีประสิทธิภาพ หน้าที่ของเครื่องชาร์จคือการแปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรง ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์กำลังไฟฟ้า เช่น IGBT รถยนต์พลังงานใหม่ได้กำหนดข้อกำหนดใหม่สำหรับอุปกรณ์กำลังไฟฟ้าเหล่านี้ ไม่เพียงแต่ต้องการการชาร์จแบบสองขั้นตอนด้วยกระแสคงที่และแรงดันคงที่เท่านั้น แต่ยังต้องการประสิทธิภาพสูง น้ำหนักเบา ฟังก์ชันการป้องกันหลายอย่าง เช่น การตรวจสอบตัวเองและการชาร์จอัตโนมัติ และความสามารถในการตั้งโปรแกรมเส้นโค้งเวลาการชาร์จ ตรวจสอบอุณหภูมิแบตเตอรี่ และไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อโครงข่ายไฟฟ้า

(4) แท่นชาร์จ: ในฐานะที่เป็นสิ่งอำนวยความสะดวกพื้นฐานที่ขาดไม่ได้สำหรับยานยนต์พลังงานใหม่ อุตสาหกรรมแท่นชาร์จของประเทศของฉันก็อยู่ในช่วงการก่อสร้างที่เติบโตอย่างรวดเร็ว และมีพื้นที่ตลาดในอนาคตที่กว้างขวาง สถิติของ Infineon ระบุว่าแท่นชาร์จขนาด 100 kW ต้องการอุปกรณ์จ่ายไฟที่มีมูลค่า 200-300 ดอลลาร์สหรัฐ และโมดูล IGBT เป็นอุปกรณ์หลักของแท่นชาร์จ

รถยนต์ไฟฟ้าแต่ละประเภทต้องการอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำกำลังไฟฟ้าในปริมาณที่แตกต่างกัน เมื่อจำนวนรถยนต์ไฟฟ้าล้วนเพิ่มขึ้น ปริมาณและราคาของอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำกำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย

จากข้อมูลของ Infineon ในปี 2020 รถยนต์ไฮบริดแบบอ่อน 48V จะต้องเพิ่มชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้ามูลค่า 90 ดอลลาร์ และรถยนต์ไฟฟ้าหรือไฮบริดจะต้องเพิ่มชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้ามูลค่า 330 ดอลลาร์

ในปี 2019 จำนวนรถยนต์ไฟฟ้าทั่วโลกแตะ 2.21 ล้านคัน เพิ่มขึ้น 10% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า ขณะที่ยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ในจีนอยู่ที่ 1.206 ล้านคัน ลดลง 4.0% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า

ในเดือนพฤศจิกายน 2020 การผลิตและการขายรถยนต์พลังงานใหม่มีจำนวน 198,000 และ 200,000 คัน ตามลำดับ เพิ่มขึ้น 75.1% และ 104.9% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า ส่วนตั้งแต่เดือนมกราคมถึงพฤศจิกายน 2020 การผลิตและการขายรถยนต์พลังงานใหม่มีจำนวน 1.119 ล้าน และ 1.109 ล้าน คัน ตามลำดับ โดยการผลิตลดลง 0.1% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า และยอดขายเพิ่มขึ้น 3.9% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า

BloombergNEF คาดการณ์ว่าจำนวนรถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกจะแตะ 11 ล้านคันในปี 2025 โดยจีนครองส่วนแบ่ง 50% และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 28 ล้านคันในปี 2030 และ 56 ล้านคันในปี 2040 ซึ่งในขณะนั้น ยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าจะคิดเป็น 57% ของยอดขายรถยนต์ใหม่ทั้งหมด

เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์เป็นตลาดที่ซับซ้อนและมีการกระจุกตัวสูง โดยผู้ผลิตจากยุโรปและอเมริกามีข้อได้เปรียบหลัก ในปี 2019 ตลาดเซมิคอนดักเตอร์สำหรับยานยนต์ทั่วโลกมีมูลค่าถึง 37.2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ อินฟิเนียนครองอันดับหนึ่งด้วยส่วนแบ่งการตลาด 13.4% และบริษัทห้าอันดับแรกมีส่วนแบ่งการตลาดรวมกัน 49.1% บริษัทที่ใหญ่ที่สุดในโลกในด้านเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์คืออินฟิเนียน โดยมีส่วนแบ่งการตลาด 25.5% บริษัทที่ใหญ่เป็นอันดับสองคือ STMicroelectronics โดยมีส่วนแบ่งการตลาด 13.9% บริษัทห้าอันดับแรกมีส่วนแบ่งการตลาดรวมกัน 62.1% ซึ่งแสดงให้เห็นถึงระดับการกระจุกตัวที่สูงมาก

บริษัท Star Semiconductor กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว อุตสาหกรรมยานยนต์ของจีนมีพื้นฐานที่อ่อนแอและการพัฒนาที่ช้าในด้านเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ อย่างไรก็ตาม รถยนต์ไฟฟ้าของจีนมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซึ่งได้ผลักดันการพัฒนาของอุตสาหกรรม IGBT ด้วยเช่นกัน จากข้อมูลของ Zos Automotive Research พบว่า ในปี 2019 Infineon ครองอันดับหนึ่งในด้าน IGBT สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ของจีน โดยมีส่วนแบ่งการตลาด 49.3% ตามมาด้วย BYD ซึ่งส่วนใหญ่จำหน่ายผลิตภัณฑ์ของตนเอง โดยมีส่วนแบ่ง 20% และ Star Semiconductor อยู่ในอันดับที่สาม โดยมีส่วนแบ่งการตลาด 16.6%

3.3 การควบคุมทางอุตสาหกรรม พลังงานใหม่ การแปลงความถี่ของเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน และสาขาอื่นๆ ส่งเสริมการเติบโตอย่างมั่นคงของ IGBT

อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ในอุตสาหกรรมการจัดการพลังงาน ในอนาคต การควบคุมอุตสาหกรรม พลังงานใหม่ เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านที่ปรับความถี่ได้ ศูนย์ข้อมูล 5G อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง และสาขาอื่นๆ จะเป็นพื้นที่หลักสำหรับการเติบโตอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า และความต้องการ IGBT จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

3.3.1 การควบคุมทางอุตสาหกรรมเป็นสาขาการใช้งานที่ใหญ่ที่สุดของ IGBT โดยมีความต้องการเติบโตอย่างต่อเนื่อง

โมดูล IGBT เป็นส่วนประกอบหลักในอุตสาหกรรมการควบคุมและจ่ายพลังงานแบบดั้งเดิม เช่น ตัวแปลงความถี่และเครื่องเชื่อมอินเวอร์เตอร์ และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในสาขานี้ เมื่อตลาดอุตสาหกรรมการควบคุมและจ่ายพลังงานค่อยๆ ฟื้นตัว คาดว่าขนาดตลาดของโมดูล IGBT ในสาขานี้ก็จะค่อยๆ ขยายตัวเช่นกัน

1) อุตสาหกรรมตัวแปลงความถี่: โมดูล IGBT ไม่เพียงแต่ทำหน้าที่แทนทรานซิสเตอร์แบบดั้งเดิมในตัวแปลงความถี่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนของตัวเรียงกระแสด้วย สัญญาณคลื่นไซน์ที่สร้างโดยตัวควบคุมจะถูกแยกโดยการเชื่อมต่อแบบออปติคอลแล้วเข้าสู่ IGBT IGBT จะแปลงไฟ DC 380V (220V) ที่ถูกเรียงกระแสแล้วให้เป็นไฟ AC เพื่อส่งออกอีกครั้งตามการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณ

โดยทั่วไปแล้วขนาดตลาดของอุตสาหกรรมตัวแปลงความถี่ในประเทศของเรากำลังเติบโตขึ้น ตัวแปลงความถี่ได้เข้าสู่สาขาพลังงานใหม่และจะรักษาระดับการเติบโตอย่างต่อเนื่องในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น โลหะวิทยา ถ่านหิน และปิโตรเคมี ท่ามกลางอัตราการขยายตัวของเมืองที่เพิ่มขึ้น ความต้องการตัวแปลงความถี่ในสาธารณูปโภค เช่น การบริหารส่วนท้องถิ่นและการขนส่งทางราง จะยังคงเติบโตต่อไป ซึ่งส่งเสริมการขยายตัวของขนาดตลาด ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ตลาดสำหรับอินเวอร์เตอร์แรงดันสูงที่มีประสิทธิภาพสูงและฟังก์ชันประหยัดพลังงานจะยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องโดยได้รับแรงผลักดันจากนโยบายต่างๆ ภายในปี 2023 ขนาดตลาดของอินเวอร์เตอร์แรงดันสูงจะสูงถึงประมาณ 17.5 พันล้านหยวน

2) อุตสาหกรรมเครื่องเชื่อมอินเวอร์เตอร์: แหล่งจ่ายไฟสำหรับการเชื่อมแบบอินเวอร์เตอร์ หรือที่เรียกว่าเครื่องเชื่อมแบบอาร์คอินเวอร์เตอร์ เป็นแหล่งจ่ายไฟสำหรับการเชื่อมแบบใหม่ แหล่งจ่ายไฟชนิดนี้โดยทั่วไปจะแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสความถี่ (50 Hz) ให้เป็นกระแสตรงผ่านการแก้ไขและการกรองโดยตัวเรียงกระแสอินพุต จากนั้นจึงแปลงกลับเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับความถี่กลางหลายพันเฮิรตซ์ถึงหลายหมื่นเฮิรตซ์ผ่านการทำงานของสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง (IGBT) ในขณะเดียวกันก็ลดแรงดันไฟฟ้าลงเหลือหลายสิบโวลต์ที่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมผ่านหม้อแปลง จากนั้นจึงแก้ไขและกรองอีกครั้งโดยรีแอกแทนซ์เพื่อให้ได้กระแสเชื่อมกระแสตรงที่ค่อนข้างเสถียร

จากข้อมูลของสำนักงานสถิติแห่งชาติ การผลิตเครื่องเชื่อมไฟฟ้าของประเทศในปี 2018 มีจำนวน 8.533 ล้านเครื่อง เพิ่มขึ้น 584,600 เครื่องเมื่อเทียบกับปี 2017 ตลาดเครื่องเชื่อมที่คึกคักอย่างต่อเนื่องนี้จะส่งผลให้ความต้องการ IGBT เพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปเช่นกัน

3.3.2 การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมเติบโตอย่างรวดเร็ว และ IGBT ยินดีต้อนรับปัจจัยขับเคลื่อนการเติบโตใหม่ๆ

เนื่องจากพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนไม่ตรงตามข้อกำหนดของระบบส่งไฟฟ้า จึงจำเป็นต้องแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ผ่านอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์หรืออินเวอร์เตอร์พลังงานลม จากนั้นจึงแปลงกลับเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่ตรงตามข้อกำหนดของระบบส่งไฟฟ้าก่อนที่จะป้อนเข้าสู่ระบบ โมดูล IGBT เป็นส่วนประกอบหลักของอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์และอินเวอร์เตอร์พลังงานลม การพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมการผลิตพลังงานหมุนเวียนจะเป็นแรงผลักดันอีกประการหนึ่งสำหรับการเติบโตอย่างต่อเนื่องของอุตสาหกรรมโมดูล IGBT การผลิตไฟฟ้าทั่วโลกในปี 2015 อยู่ที่ 6414 กิกะวัตต์ และคาดว่าการผลิตไฟฟ้าทั่วโลกจะสูงถึง 8647 กิกะวัตต์ในปี 2025 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี (CAGR) 3.0% ในช่วง 10 ปี ซึ่งการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนมีอัตราการเติบโตที่เร็วกว่า โดยมี CAGR 5.9% เมื่อพิจารณาในรายละเอียดเพิ่มเติม อัตราการเติบโตของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมนั้นสูงกว่าอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน โดยอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ในช่วง 15-25 ปีอยู่ที่ 16.4% ซึ่งสูงกว่าอัตราการเติบโตเฉลี่ยของอุตสาหกรรมมาก ในแง่ของภูมิภาค พลังงานลมกำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในจีน ยุโรป และสหรัฐอเมริกา ในขณะที่พลังงานแสงอาทิตย์กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในจีน ยุโรป สหรัฐอเมริกา และภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกอื่นๆ

พลังงานลม: พลังงานลมได้รับการพัฒนาอย่างแข็งขันโดยประเทศจีนและสหรัฐอเมริกาเป็นหลัก ในระยะกลางถึงระยะยาว การผลิตพลังงานลมกำลังเติบโตอย่างต่อเนื่อง เมื่อเทียบกับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อน ความต้องการเซมิคอนดักเตอร์ต่อ 1 เมกะวัตต์ของโรงไฟฟ้าพลังงานลมสูงกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนถึง 30 เท่า กำลังการผลิตของกังหันลมอยู่ที่ 1.5 เมกะวัตต์ในปี 2011 และเพิ่มขึ้นเป็น 2-3 เมกะวัตต์ในปี 2017 การเติบโตอย่างต่อเนื่องของการผลิตพลังงานลมจะสร้างความต้องการใหม่ๆ ให้กับเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า

การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์: IHS คาดการณ์ว่าอัตราการเติบโตแบบทบต้นของความต้องการโมดูล IGBT จากการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์จะอยู่ที่ 9.0% ตั้งแต่ปี 2016 ถึง 2021 เพื่อตอบสนองความต้องการด้านพลังงานสีเขียวอย่างการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์และการเชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์เข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องมีการผสมผสานที่เหมาะสมของอุปกรณ์ควบคุม ตัวขับ และกำลังเอาต์พุต IGBT เป็นตัวเลือกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในฐานะสวิตช์กำลัง และอินเวอร์เตอร์ PV ก็จะเป็นหนึ่งในอุปกรณ์กลุ่มแรกที่ใช้ SiC ซึ่งจะเพิ่มมูลค่าของ IGBT อย่างมีนัยสำคัญ

ผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ของจีนกำลังเติบโต และ IGBT ก็กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเช่นกัน ในปัจจุบัน ผู้ผลิตในประเทศ โดยเฉพาะ Huawei และ Sungrow ยังคงสร้างความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในตลาดอินเวอร์เตอร์สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ จากสถิติของ SolarEdge ในปี 2018 ส่วนแบ่งการตลาดของ Huawei ทั่วโลกอยู่ที่ 22% ครองอันดับหนึ่งของโลก และส่วนแบ่งการตลาดของ Sungrow อยู่ที่ 15% ครองอันดับสองของโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตลาดอินเวอร์เตอร์แบบสตริงสามเฟส ส่วนแบ่งการตลาดของ Huawei สูงถึง 56% ในปี 2017 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความได้เปรียบทางการตลาดอย่างโดดเด่น การพัฒนาอย่างรวดเร็วของผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ของจีนได้นำมาซึ่งข้อได้เปรียบด้านการผลิตในประเทศอย่างมีนัยสำคัญสำหรับการทดแทน IGBT ที่ผลิตในประเทศ

3.3.3 การแปลงความถี่ในเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนทั่วโลกกำลังแพร่หลายมากขึ้น และ IGBT ก็มีโอกาสในการพัฒนาที่ดี

โมดูล IGBT เป็นส่วนประกอบหลักของอินเวอร์เตอร์เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านแบบปรับความถี่ได้ ฟังก์ชันการเปิดและปิดความถี่สูงของ IGBT สามารถนำมาซึ่งข้อดีดังต่อไปนี้: 1. การสูญเสียจากการนำไฟฟ้าและการสูญเสียจากการสวิตช์ต่ำ 2. ประสิทธิภาพ EMI ที่ยอดเยี่ยม ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการ EMI ได้โดยการเปลี่ยนขนาดของตัวต้านทานขับเคลื่อนในขณะที่รักษาการสูญเสียจากการสวิตช์ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม 3. ความต้านทานต่อการลัดวงจรสูง 4. แรงดันไฟฟ้ากระชากต่ำ (เพื่อปกป้องเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน) ในฐานะที่เป็นตลาดและฐานการผลิตเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านที่ใหญ่ที่สุดในโลก จีนกำลังบ่มเพาะตลาด IGBT ขนาดใหญ่ ยกตัวอย่างเช่น อุตสาหกรรมเครื่องปรับอากาศ จีนในฐานะที่เป็นตลาดและฐานการผลิตเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านที่ใหญ่ที่สุดในโลก ก็กำลังบ่มเพาะตลาด IPM ขนาดใหญ่เช่นกัน

การแปลงความถี่ของเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านสามารถประหยัดพลังงานได้อย่างมาก เมื่อเทียบกับเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบดั้งเดิม เครื่องใช้ไฟฟ้าแบบปรับความถี่ได้มีข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติที่เห็นได้ชัดในแง่ของประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ประสิทธิภาพการทำงาน และการควบคุมอัจฉริยะ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องใช้ไฟฟ้าแบบแปลงความถี่อยู่ในขั้นตอนการพัฒนาอย่างครบวงจรและส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องปรับอากาศ เตาไมโครเวฟ ตู้เย็น เครื่องทำน้ำอุ่น และเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นๆ ที่ใช้พลังงานจำนวนมาก ตัวอย่างเช่น เมื่อเทียบกับตู้เย็นแบบไม่ปรับความถี่ ตู้เย็นแบบปรับความถี่ได้มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า เสียงรบกวนน้อยกว่า และสามารถประหยัดพลังงานได้ถึง 40%

มีการคาดการณ์ว่าอัตราการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนแบบปรับความถี่ได้ในปี 2022 จะอยู่ที่ 65% จากสถิติของ IHS ยอดขายเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนทั่วโลกในปี 2017 อยู่ที่ประมาณ 711 ล้านเครื่อง โดยเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบไม่ปรับความถี่ได้ 467 ล้านเครื่อง คิดเป็น 66% ในขณะที่เครื่องใช้ไฟฟ้าแบบปรับความถี่ได้มีจำนวน 244 ล้านเครื่อง คิดเป็น 34% คาดว่ายอดขายเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบปรับความถี่ได้จะสูงถึง 585 ล้านเครื่องภายในปี 2022 คิดเป็น 65% และอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี (CAGR) ตั้งแต่ปี 17 ถึง 22 จะอยู่ที่ 19.1% ในขณะที่ยอดขายเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบไม่ปรับความถี่ได้จะลดลงเหลือ 317 ล้านเครื่อง คิดเป็น 35%

มูลค่าของเซมิคอนดักเตอร์กำลังสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนแบบปรับความถี่ได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของปริมาณเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนแบบปรับความถี่ได้จะทำให้มูลค่าของเซมิคอนดักเตอร์ต่อหน่วยของเครื่องใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมาก Infineon คาดการณ์ว่ามูลค่าของเซมิคอนดักเตอร์จะเพิ่มขึ้นจาก 0.7 ยูโรสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนแบบไม่ปรับความถี่เป็น 9.5 ยูโร เซมิคอนดักเตอร์ที่เพิ่มขึ้นส่วนใหญ่เป็นเซมิคอนดักเตอร์กำลัง สมมติว่า 9.5 ยูโรเป็นมูลค่าเฉลี่ยของเซมิคอนดักเตอร์ต่อหน่วยของเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนแบบปรับความถี่ได้ คาดว่าตลาดเซมิคอนดักเตอร์สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนจะเติบโตจาก 2.645 พันล้านยูโรในปี 2017 เป็น 5.779 พันล้านหยวนในปี 2022 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี (CAGR) 16.9% ในช่วง 17 ถึง 22 ปี

จากข้อมูลของ IHS คาดว่าขนาดตลาดเซมิคอนดักเตอร์ไฟฟ้าสำหรับครัวเรือนจะเติบโตจาก 1.44 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2017 เป็น 2.67 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2021 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีอยู่ที่ 1%

ด้วยการส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงานและการรักษาสิ่งแวดล้อมทั่วโลกอย่างแข็งขัน อัตราการใช้เทคโนโลยีแปลงความถี่ในเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ และสารกึ่งตัวนำกำลังไฟฟ้าซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของเครื่องแปลงความถี่จะได้รับประโยชน์อย่างมาก

3.4 การเติบโตในหลากหลายสาขา: คาดว่าโมดูล IGBT สำหรับรถยนต์จะมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีแบบทบต้นที่ 23.5% ตั้งแต่ปี 2018 ถึง 2023

ตลาด IGBT ทั่วโลกมีมูลค่าถึง 6.21 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2018 จากข้อมูลของ IHS ตลาด IGBT ทั่วโลกมีมูลค่า 5.255 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2017 เพิ่มขึ้น 16.5% เมื่อเทียบกับปี 2016 โดยตลาด IGBT ทั่วโลกในปี 2018 มีมูลค่าประมาณ 6.21 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ

4. ด้วยความต้องการรถยนต์ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ซิลิคอนคาร์ไบด์จึงเผชิญกับโอกาสในการพัฒนาใหม่ๆ

4.1 ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามถือกำเนิดขึ้นในช่วงเวลาสำคัญทางประวัติศาสตร์

ทรานซิสเตอร์ MOSFET ที่ใช้ SiC และ GaN ได้ก้าวข้ามขีดจำกัดด้านประสิทธิภาพไปแล้ว และการพัฒนาเทคโนโลยีจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง: เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นแรกและรุ่นที่สอง วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามมีช่องว่างแถบพลังงานกว้าง สนามไฟฟ้าพังทลายสูง การนำความร้อนสูง อัตราการอิ่มตัวของอิเล็กตรอนสูง และความต้านทานต่อรังสีสูงกว่า จึงเหมาะสมกว่าสำหรับการผลิตอุปกรณ์ที่ทนต่ออุณหภูมิสูง ความถี่สูง ทนต่อรังสี และกำลังสูง เพื่อให้ได้อุปกรณ์ที่มีขนาดเล็ลงและประสิทธิภาพที่ดีขึ้น ผู้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าจึงค่อยๆ ส่งเสริมโซลูชันเทคโนโลยีรุ่นใหม่สำหรับ MOSFET ที่ใช้ SiC และ GaN ตัวอย่างเช่น 1) MOSFET ที่ใช้ SiC มีโครงสร้างผลึกที่เสถียรสูงกว่า MOSFET ที่ใช้ซิลิคอน และอุณหภูมิในการทำงานสามารถสูงถึง 600°C; 2) ความแข็งแรงของสนามพังทลายของ SiC มากกว่าซิลิคอนถึงสิบเท่า ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าบล็อกของ MOSFET ที่ใช้ SiC จึงสูงกว่า 3) การสูญเสียการนำไฟฟ้าของ SiC น้อยกว่าอุปกรณ์ซิลิคอนมาก และเปลี่ยนแปลงน้อยมากเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป 4) ค่าการนำความร้อนของ SiC เกือบ 2.5 เท่าของวัสดุ Si อัตราการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิ่มตัวสูงกว่า Si 2 เท่า ดังนั้นอุปกรณ์ SiC จึงสามารถทำงานที่ความถี่สูงกว่าได้

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน พลังงานใหม่ (รถยนต์ไฟฟ้า พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์) การใช้งานในอุตสาหกรรม และอื่นๆ

4.2 คาดว่าซิลิคอนคาร์ไบด์จะมีบทบาทสำคัญในด้านยานยนต์ไฟฟ้า

ในแง่ของการใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์นั้น SiC MOSFET มีประสิทธิภาพเหนือกว่าอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากสามารถลดการสูญเสีย ลดปริมาตรและน้ำหนักของโมดูลได้ ในขณะที่ IGBT มีประสิทธิภาพเหนือกว่าในด้านความน่าเชื่อถือและความทนทาน อุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกนำไปใช้ในระบบชาร์จรถยนต์และระบบแปลงพลังงาน ซึ่งสามารถลดการสูญเสียจากการสวิตช์ เพิ่มอุณหภูมิการทำงานสูงสุด และปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Model 3 เป็นรุ่นแรกที่ใช้ SiC MOSFET ซึ่งถือเป็นการบุกเบิกการใช้ SiC ในรถยนต์ไฟฟ้า

โมดูลอินเวอร์เตอร์ของ Tesla เป็นโมดูลแรกที่ใช้ MOSFET ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) จำนวน 24 ตัว ซึ่งจัดหาโดย STMicroelectronics ต่อมา Infineon ก็ได้กลายเป็นผู้จัดหาเซมิคอนดักเตอร์กำลัง SiC ให้กับ Tesla ด้วยเช่นกัน หน่วยโมดูลกำลังทั้งหมดประกอบด้วยโมดูลแบบท่อเดี่ยว โดยใช้โทโพโลยีอินเวอร์เตอร์แบบ 6 สวิตช์มาตรฐาน แต่ละสวิตช์ประกอบด้วยโมดูลแบบท่อเดี่ยว 4 โมดูล รวมทั้งหมด 24 โมดูล อุปกรณ์นี้มีแรงดันไฟฟ้าทนได้ 650V การออกแบบโมดูลแบบท่อเดี่ยว SiC ของ Model 3 สอดคล้องกับการใช้แนวคิด IGBT แบบท่อเดี่ยวของ Infineon ใน Model S/X ข้อดีคือสามารถปรับขนาดได้ในระดับกำลังไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงผลผลิตของบรรจุภัณฑ์โมดูลและลดต้นทุนอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

BYD Han ใช้ SiC MOSFET เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการเร่งความเร็ว กำลัง และความทนทาน

ในปี 2020 ตัวควบคุมมอเตอร์ของรถยนต์ไฟฟ้า BYD รุ่น Han ได้ใช้โมดูลควบคุม SiC MOSFET ที่ BYD พัฒนาและผลิตเองเป็นครั้งแรก ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์ได้อย่างมาก

ซิลิคอนคาร์ไบด์มีประสิทธิภาพในการเร่งความเร็วที่ดี ประโยชน์โดยตรงที่สุดของแถบพลังงานกว้างคือความแข็งแรงของสนามไฟฟ้าที่สูงขึ้น ซึ่งหมายความว่าสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงได้ นั่นหมายความว่าสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าของระบบที่สูงขึ้นได้ BYD Han สามารถใช้แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า 650V ได้ ซึ่งเป็นผลมาจากซิลิคอนคาร์ไบด์เช่นกัน แรงดันไฟฟ้าสูงหมายถึงกระแสไฟฟ้าต่ำ ซึ่งช่วยลดการสูญเสียในตัวต้านทานของอุปกรณ์ สำหรับการออกแบบมอเตอร์ การเพิ่มกำลังในขนาดที่เล็กก็ทำได้ง่ายขึ้นเช่นกัน ดังนั้น BYD Han จึงสามารถทำความเร็วจาก 0-100 กม./ชม. ได้ในเวลา 3.9 วินาทีอย่างง่ายดาย

ซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถให้ความน่าจะเป็นสูงและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนาน นอกจากข้อดีที่ได้จากแบนด์แกปที่กว้างแล้ว ซิลิคอนคาร์ไบด์ยังมีข้อดีหลักสองประการ ประการแรกคือความเร็วอิเล็กตรอนอิ่มตัวที่สูงกว่า และประการที่สองคือค่าการนำความร้อนและความทนทานต่ออุณหภูมิสูงที่สูงกว่า อิเล็กตรอนอิ่มตัวมีความเร็วสูง ซึ่งหมายความว่าสามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น ความเร็วอิเล็กตรอนอิ่มตัวของวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นสองเท่าของวัสดุซิลิคอน ดังนั้นเมื่อออกแบบอุปกรณ์ จึงง่ายต่อการจับคู่ความเข้มของกระแสไฟฟ้าที่ห่างจากกระแสอิ่มตัวของอุปกรณ์ ทำให้ได้ความต้านทานที่ต่ำลงในสถานะเปิด ซึ่งสามารถลดการสูญเสียพลังงาน ช่วยลดความร้อนของอุปกรณ์ และทำให้การออกแบบการระบายความร้อนง่ายขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะกระแสไฟฟ้าสูงในทันที การสะสมอุณหภูมิของอุปกรณ์จะลดลง ประกอบกับความทนทานต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและค่าการนำความร้อนที่แข็งแกร่งขึ้นของวัสดุเอง ทำให้การระบายความร้อนของอุปกรณ์ง่ายขึ้น รถยนต์ยังสามารถระเบิดด้วยกำลังที่มากขึ้นได้ นี่คือเหตุผลที่ BYD Han สามารถทำกำลังได้ถึง 363 กิโลวัตต์ เมื่อใช้ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ระยะทางการบินสามารถ mencapai 605 กิโลเมตร ซึ่งเห็นได้ชัดว่าเป็นผลมาจากซิลิคอนคาร์ไบด์ด้วยเช่นกัน

รถยนต์พลังงานเซลล์เชื้อเพลิงรุ่น Mirai ของโตโยต้าใช้โมดูลซิลิคอนคาร์ไบด์

เดนโซได้เริ่มการผลิตจำนวนมากของโมดูลเพิ่มกำลังไฟฟ้าเจเนอเรชั่นใหม่ที่ติดตั้งสารกึ่งตัวนำกำลังไฟฟ้า SiC (ซิลิคอนคาร์ไบด์) ซึ่งจะนำไปใช้ในรถยนต์พลังงานเซลล์เชื้อเพลิงรุ่นมิไรของโตโยต้า โมดูลกำลังไฟฟ้า SiC ของเดนโซและโตโยต้าถูกนำไปใช้ในรถยนต์ไฮบริด รถโดยสารพลังงานเซลล์เชื้อเพลิง และรถยนต์นั่งส่วนบุคคลพลังงานเซลล์เชื้อเพลิงแล้ว ส่วนประกอบหลักของเซลล์เชื้อเพลิงโซลิดสเตทเจเนอเรชั่นใหม่ของมิไร คือ Toyota FC Stack ซึ่งจับคู่กับตัวแปลงเพิ่มกำลังไฟฟ้า FC ที่ใช้สารกึ่งตัวนำกำลังไฟฟ้า SiC หลายตัว หน้าที่ของตัวแปลงเพิ่มกำลังไฟฟ้าคือการสร้างแรงดันไฟฟ้าขาออกที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้า

ขนาดของโมดูลกำลังลดลง 30% และการสูญเสียลดลง 70% จากการคำนวณของเดนโซ เมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ที่ใช้สารกึ่งตัวนำกำลังแบบซิลิคอน โมดูลกำลังแบบบูสต์ใหม่ที่ติดตั้งสารกึ่งตัวนำกำลัง SiC (รวมถึงไดโอดและทรานซิสเตอร์) มีขนาดเล็กกว่าประมาณ 30% และลดการสูญเสียลงประมาณ 70% ทำให้โมดูลกำลังมีขนาดเล็กลงพร้อมทั้งเพิ่มประสิทธิภาพการประหยัดเชื้อเพลิงของรถยนต์

รถยนต์ Mirai รุ่นใหม่ที่ติดตั้งโมดูล SiC มีระยะทางการวิ่งเพิ่มขึ้น 30% โตโยต้ากล่าวว่า การใช้สารกึ่งตัวนำ SiC ในหม้อแปลงเพิ่มแรงดันของเซลล์เชื้อเพลิง และการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแรงดันต่ำ สามารถลดการสูญเสียพลังงานของระบบได้ ในขณะเดียวกัน นอกเหนือจากการปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงแล้ว ประสิทธิภาพการผลิตพลังงานยังได้รับการปรับปรุงโดยใช้เทคโนโลยีควบคุมการสร้างใหม่แบบแอคทีฟของตัวเร่งปฏิกิริยา ส่งผลให้โตโยต้าสามารถทำระยะทางการวิ่งสูงสุดได้ประมาณ 850 กิโลเมตร ในสภาวะการทำงาน WLTC ของ Mirai รุ่นใหม่ ซึ่งสูงกว่ารุ่นก่อนหน้าประมาณ 30%

4.3 มีการคาดการณ์ว่าขนาดของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์จะเกิน 10 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2027

มีการคาดการณ์ว่าขนาดตลาดของอุปกรณ์ไฟฟ้าซิลิคอนคาร์ไบด์จะเกิน 10 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2027 โดยขนาดตลาดของอุปกรณ์ไฟฟ้าซิลิคอนคาร์ไบด์อยู่ที่ประมาณ 390 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2018 ด้วยความต้องการอย่างมหาศาลจากยานยนต์พลังงานใหม่ อุปกรณ์ไฟฟ้า และสาขาอื่นๆ IHS คาดการณ์ว่าขนาดตลาดของอุปกรณ์ไฟฟ้าซิลิคอนคาร์ไบด์จะเกิน 10 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2027 ตั้งแต่ปี 2021 เป็นต้นไป ด้วยแรงขับเคลื่อนจากยานยนต์ไฟฟ้า SiC MOSFET จะเติบโตอย่างรวดเร็วและกลายเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าซิลิคอนคาร์ไบด์แบบแยกชิ้นที่ขายดีที่สุด

5. มากกว่า 80% ของเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าต้องพึ่งพาการนำเข้า และบริษัทในประเทศกำลังพยายามเร่งพัฒนาให้ทัน

5.1 บริษัทจากยุโรป อเมริกา และญี่ปุ่น มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในด้านเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า

จากสถิติของ Infineon พบว่าขนาดตลาดอุปกรณ์และโมดูลเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าทั่วโลกในปี 2019 มีมูลค่า 21 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยยุโรป สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น มีแนวโน้มการเติบโตที่แข็งแกร่ง Infineon ครองอันดับหนึ่งด้วยส่วนแบ่งตลาด 19% ตามมาด้วย ON Semiconductor ที่มีส่วนแบ่งตลาด 8.4% บริษัท 10 อันดับแรกมีส่วนแบ่งตลาดรวมกัน 58.3%

ในปี 2019 ตลาด MOSFET ทั่วโลกมีมูลค่าถึง 8.1 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ Infineon ครองอันดับหนึ่งด้วยส่วนแบ่งการตลาด 24.6% และส่วนแบ่งการตลาดของบริษัทชั้นนำ 5 อันดับแรกอยู่ที่ 59.8% Nexperia Semiconductor ซึ่งถูกซื้อกิจการโดย Wingtech และ China Resources Microelectronics ซึ่งเติบโตในประเทศจีน เข้ามาอยู่ในสิบอันดับแรก โดยมีส่วนแบ่งการตลาด 4.1% และ 3.0% ตามลำดับ

ในปี 2019 ตลาดโมดูล IGBT มีมูลค่า 3.31 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ Infineon ครองอันดับหนึ่งด้วยส่วนแบ่งการตลาด 35.6% และบริษัทห้าอันดับแรกมีส่วนแบ่งการตลาดรวมกัน 68.8% Star Semiconductor บริษัท IGBT ชั้นนำที่เติบโตอย่างรวดเร็วในประเทศจีน ได้ก้าวขึ้นมาติดอันดับท็อปเท็น โดยในปี 2019 บริษัทอยู่ในอันดับที่แปดด้วยส่วนแบ่งการตลาด 2.5%

ในปี 2019 ตลาด IGBT แบบแยกชิ้นมีมูลค่า 1.44 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ Infineon ครองอันดับหนึ่งด้วยส่วนแบ่งการตลาด 32.5% บริษัทห้าอันดับแรกมีส่วนแบ่งการตลาดรวมกัน 63.9% ผู้ผลิตจากจีนอย่าง Silan Micro เข้ามาอยู่ในสิบอันดับแรกด้วยส่วนแบ่งการตลาด 2.2%

ในปี 2019 ตลาด IPM มีมูลค่า 1.59 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ บริษัทมิตซูบิชิของญี่ปุ่นครองอันดับหนึ่งด้วยส่วนแบ่งการตลาด 32.7% บริษัทห้าอันดับแรกมีส่วนแบ่งการตลาดรวมกัน 76.9% ผู้ผลิตจากจีนอย่าง Silan Microelectronics และ China Microelectronics เข้ามาติดอันดับท็อปเท็นด้วยส่วนแบ่งการตลาด 1.1% และ 0.8% ตามลำดับ

5.2 บริษัทเซมิคอนดักเตอร์ด้านพลังงานของจีนกำลังไล่ตามทันและกำลังก้าวเข้าสู่ช่วงเวลาแห่งการพัฒนาอย่างรวดเร็ว

จีนเป็นตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในโลก รายได้ส่วนใหญ่ของบริษัทชั้นนำระดับนานาชาติมาจากประเทศจีน ยกตัวอย่างเช่น Dal Technology และ NXP ซึ่งมีรายได้มากกว่า 50% และ 40% มาจากจีนแผ่นดินใหญ่ จีนเป็นประเทศผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้ารายใหญ่ IGBT ของ Infineon ครองส่วนแบ่งตลาดรถยนต์ไฟฟ้าในจีนมากกว่า 60% จะเห็นได้ว่าตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าของประเทศเรามีความต้องการสูงมาก และผู้ผลิตในประเทศมีศักยภาพในการทดแทนการนำเข้าได้มาก

อัตราการพึ่งพาตนเองด้าน IGBT ของจีนยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จากข้อมูลของ Zhiyan Consulting พบว่า ตั้งแต่ปี 2015 อัตราการพึ่งพาตนเองด้าน IGBT ของประเทศจีนสูงกว่า 10% และเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง คาดการณ์ว่าอัตราการพึ่งพาตนเองจะเพิ่มขึ้นจาก 10.1% ในปี 2015 เป็น 18.4% ในปี 2020 และคาดว่าผลผลิตอุตสาหกรรม IGBT ของประเทศจีนจะสูงถึง 78 ล้านหน่วยในปี 2024 โดยมีความต้องการประมาณ 196 ล้านหน่วย และอัตราการพึ่งพาตนเองจะสูงถึง 40% โดยรวมแล้ว ยังคงมีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างอุปทานและอุปสงค์ในอุตสาหกรรม IGBT ของประเทศจีน และ "การทดแทนภายในประเทศ" จะเป็นทิศทางการพัฒนาที่สำคัญของอุตสาหกรรม IGBT ในอนาคต

ผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าระดับกลางถึงระดับสูงพึ่งพาตลาดต่างประเทศ บริษัทจีน เช่น BYD, Huawei, CRRC และ Sungrow เป็นลูกค้าเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าชั้นนำของโลก อย่างไรก็ตาม บริษัทเหล่านี้ยังคงพึ่งพาซัพพลายเออร์ต่างประเทศอย่างมาก เช่น Infineon, Fuji Electric และ Mitsubishi Electric ในการจัดหาเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า จีนเป็นตลาดที่ใหญ่ที่สุดสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์ไฮบริด แต่ห่วงโซ่อุปทานในต่างประเทศยังคงจัดหาโมดูลเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าสำหรับระบบส่วนใหญ่ในจีน ในตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าระดับโลก ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ระดับกลางถึงระดับสูงส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในยุโรป สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าส่วนใหญ่ในยุโรป สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่นเป็นผู้ผลิตแบบ IDM (Integrated Design Organization) Infineon, ON Semiconductor, STMicroelectronics, Mitsubishi, Toshiba เป็นต้น เป็นบริษัทชั้นนำในอุตสาหกรรมนี้ ไต้หวันและจีนก็เป็นผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าขนาดใหญ่เช่นกัน ผู้ผลิตส่วนใหญ่เป็นผู้ผลิตแบบ Fabless และผลิตภัณฑ์ของพวกเขาส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในกลุ่มผลิตภัณฑ์ระดับล่าง ตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าของประเทศจีนคิดเป็นประมาณ 36% ของความต้องการทั่วโลก ในด้านผลิตภัณฑ์ระดับไฮเอนด์ ประมาณ 80% พึ่งพาการนำเข้า

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าของจีนกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในประเทศส่วนใหญ่ใช้โมเดล IDM และห่วงโซ่การผลิตค่อนข้างสมบูรณ์ ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในกลุ่มผลิตภัณฑ์ระดับล่าง เช่น ไดโอด อุปกรณ์ MOS แรงดันต่ำ และไทริสเตอร์ IGBT เริ่มมีการพัฒนาอย่างก้าวหน้า เทคโนโลยีการผลิตมีความพร้อมและมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุน ผลกำไรของบริษัทชั้นนำในอุตสาหกรรมนี้สูงกว่าผู้ผลิตในไต้หวันมาก ในด้านผลิตภัณฑ์ระดับสูง เช่น พลังงานใหม่ พลังงานไฟฟ้า และระบบขนส่งทางราง มีผู้ผลิตในประเทศเพียงไม่กี่รายที่มีกำลังการผลิต ตลาดผลิตภัณฑ์ระดับสูงส่วนใหญ่ถูกผูกขาดโดยผู้ผลิตจากยุโรป อเมริกา และญี่ปุ่น เช่น Infineon, ON Semiconductor, Renesas และ Toshiba

ปัจจุบัน ตลาด IGBT ทั้งในและต่างประเทศยังคงถูกครอบครองโดยบริษัทต่างชาติเป็นส่วนใหญ่ บริษัท IGBT ในประเทศ นำโดย Star Semiconductor กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว และค่อยๆ สร้างความก้าวหน้าในด้านการควบคุมอุตสาหกรรม ยานยนต์ไฟฟ้า พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ ไฟฟ้า และรถไฟความเร็วสูง และเพิ่มส่วนแบ่งการตลาดอย่างต่อเนื่อง ในปี 2019 จากปริมาณการจัดส่ง Infineon มีส่วนแบ่งการตลาด IGBT สำหรับยานยนต์ไฟฟ้ามากที่สุดในจีน โดยมีส่วนแบ่งการตลาด 49.3% ตามมาด้วย BYD ซึ่งมีส่วนแบ่ง 20% (ส่วนใหญ่สนับสนุนตัวเอง) และ Star Semiconductor อยู่ในอันดับที่สาม โดยมีส่วนแบ่ง 16.6% Star Semiconductor มีอัตราการพึ่งพาตนเองด้านชิปในด้าน IGBT สำหรับยานยนต์ไฟฟ้าสูงถึงกว่า 90%

ในตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าของประเทศผม ผู้ผลิตในประเทศเริ่มเข้ามาทดแทนการนำเข้าในกลุ่มผลิตภัณฑ์ระดับล่างแล้ว บริษัทคุณภาพสูงในอุตสาหกรรมนี้ เช่น Nexperia, Star Semiconductor, China Resources Micro, Xinjie Neng, Lion Micro, China Microelectronics, Yangjie Technology, Silan Micro, Sanan Optoelectronics, Jiejie Microelectronics เป็นต้น ซึ่งถูกซื้อกิจการโดย Wingtech Technology แต่ส่วนแบ่งการตลาดของพวกเขายังต่ำอยู่

6. มองในแง่ดีต่อผู้นำในแต่ละกลุ่มอุตสาหกรรม

ปัจจุบัน ห่วงโซ่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าภายในประเทศกำลังมีความสมบูรณ์มากขึ้นเรื่อยๆ และเทคโนโลยีก็กำลังก้าวหน้าอย่างก้าวกระโดด จีนเป็นผู้บริโภคเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้ารายใหญ่ที่สุดของโลก โดยคิดเป็น 35.9% ของความต้องการทั่วโลกในปี 2019 และอัตราการเติบโตสูงกว่าโลกอย่างมาก ในอนาคต ด้วยความต้องการพลังงานใหม่ (รถยนต์ไฟฟ้า พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม) การควบคุมอุตสาหกรรม เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านแบบแปลงความถี่ อุปกรณ์ IoT เป็นต้น อัตราการเติบโตของความต้องการของจีนจะยังคงสูงกว่าโลก และอุตสาหกรรมจะเติบโตอย่างมั่นคง สำหรับการทดแทนภายในประเทศ เรามองในแง่ดีเกี่ยวกับผู้นำในอุตสาหกรรมเฉพาะกลุ่ม ได้แก่ Star Semiconductor, China Resources Micro, Hua Hong Semiconductor, Silan Micro, New Clean Energy, Leon Micro, Sanan Optoelectronics, Wingtech Technology และ CRRC Times Electric

หมายเลขโทรศัพท์ของบริษัท: +86-0755-83044319
โทรสาร: +86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 ผู้จัดการหลี่

QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว

ที่อยู่: ห้อง 809 อาคาร C อาคารเทคโนโลยีจ้านเทา เลขที่ 1079 ถนนหมินจือ เขตหลงหัวใหม่ เมืองเซินเจิ้น