Temel fikirler:

Güç yarı iletkenlerinin 2021 yılında yüksek bir büyüme dönemi yaşayacağı öngörülüyor. 2018'de, elektrikli araçlara olan talebin ve 8 inçlik üretim kapasitesini işgal eden diğer çiplerin talebinin hızla artmasıyla güç yarı iletkenlerinde bir dizi kıtlık ve fiyat artışı yaşandı; 2019'da, akıllı telefonların düşüşü, geleneksel otomobillerin düşüşü ve elektrikli araçların istikrarlı gelişimi nedeniyle güç yarı iletkenleri durağan bir performans sergiledi; 2020'de, salgın nedeniyle yılın ilk yarısında güç yarı iletkenlerine olan talep iyi değildi, ancak üçüncü çeyrekten sonra 5G güç kaynağı, akıllı telefonlar, endüstri, elektrikli araçlar ve IoT ile çalışan ekipmanlar vb. nedenlerle talep önemli ölçüde arttı. Yurtdışındaki salgın, yabancı üreticilerin üretim kapasitesi arzını etkiledi ve bazı ürünlerde kıtlık ve fiyat artışları yaşandı. Çoklu taleplerin etkisiyle, güç yarı iletkenlerinin 2021 yılında yüksek bir büyüme dönemi yaşayacağını tahmin ediyoruz.

Endüstri perspektifi

2021 yılında, talep artışı + fiyat artışı + yerli ikame, güç yarı iletkenleri için iyi gelişme fırsatları sunacak: Küresel yeni koronavirüs salgınından etkilenen küresel güç yarı iletkenleri 2020 yılında düşüş gösterdi. QYResearch, 2020 yılında yıllık bazda %9.1'lik bir düşüş öngörüyor. 5G cep telefonları, elektrikli araçlar ve IoT'ye olan talebin etkisiyle 2021 yılında yıllık bazda %8.1'lik bir büyüme bekleniyor. 2020'nin 4. çeyreğinde, Infineon, STMicroelectronics ve Diodes'tan ON Semiconductor güç yarı iletken ürünlerinin teslimat süreleri genel olarak uzadı. Özellikle Infineon'da bazı MOSFET ürünlerinin fiyat artışı eğilimi belirgindi. Yerli markalar da kıtlık ve fiyat artışları yaşadı. MOSFET fiyatları genel olarak %10-20 arttı. 2019 yılında Çin, dünya pazarının %35.9'unu oluşturarak dünyanın en büyük güç yarı iletken pazarı haline geldi. Ancak, kendi kendine yeterlilik oranı düşük. IGBT'yi örnek alırsak, 2019'daki kendi kendine yeterlilik oranı sadece %16.3 idi. 2021 yılında, talep artışı + fiyat artışları + yerli ikame ile birlikte güç yarı iletkenlerinin iyi bir gelişme fırsatı yakalayacağına ve endüstri zincirinin bundan aktif olarak faydalanacağına inanıyoruz.

Yeni enerji araçları hızla gelişiyor ve IGBT'lere olan talep de hızla artıyor. Yeni enerji araçları hızlı bir büyüme dönemine giriyor. Kasım 2020'de yeni enerji araçlarının üretimi ve satışı sırasıyla 198,000 ve 200,000 adet olup, yıllık bazda sırasıyla %75.1 ve %104.9 artış göstermiştir. Küresel yeni enerji araçlarının sayısının 2025 yılında 11 milyona ulaşması ve bunun %50'sinin Çin'e ait olması bekleniyor. Yeni enerji araçları çok sayıda yeni güç yarı iletkenine ihtiyaç duyuyor. 48V'luk hafif hibrit bir araç 90 ABD dolarından fazla, elektrikli veya hibrit bir araç ise 330 ABD dolarından fazla bir artış gerektiriyor. Otomotiv IGBT modüllerinin yıllık bileşik büyüme oranının 2018'den 2023'e kadar %23.5'e ulaşması bekleniyor. Otomotiv güç yarı iletkenleri zor ve oldukça yoğunlaşmış bir pazar olup, Avrupa ve Amerika üreticileri temel avantajı elinde bulunduruyor. 2019 yılında dünyanın en büyük şirketi %25.5 pazar payıyla Infineon olurken, ikinci en büyük şirket %13.9 pazar payıyla STMicroelectronics oldu. İlk beş şirket toplamda %62.1'lik bir paya sahip olup, yüksek bir yoğunlaşma derecesini göstermektedir. Çinli şirketlerin otomotiv güç yarı iletkenleri alanında zayıf bir temeli bulunmakta, ancak Çin'in elektrikli araçları son yıllarda hızla gelişmiş ve bu da IGBT endüstrisinin gelişimini tetiklemiştir. Infineon, 2019 yılında Çin'in yeni enerji araçları IGBT alanında %49.3'lük payla birinci sırada yer alırken, ağırlıklı olarak kendi ürünlerini tedarik eden BYD %20'lik payla ikinci, %16.6'lık pazar payıyla ve hızlı büyümeyle üçüncü sırada yer alan Star Semiconductor ise üçüncü sırada yer almıştır.

Üçüncü nesil yarı iletkenlerin performansı mükemmel ve talebi artıyor. SiC, ağırlıklı olarak beyaz eşya, yeni enerji (elektrikli araçlar, rüzgar enerjisi, fotovoltaik) ve endüstriyel uygulamalarda kullanılıyor. Silisyum karbür güç cihazlarının pazar büyüklüğünün 2027 yılında 10 milyar ABD dolarını aşacağı tahmin ediliyor. Otomotiv uygulamaları açısından, SiC MOSFET'ler performans bakımından açıkça üstün olup, kayıpları azaltabilir ve modül hacmini ve ağırlığını düşürebilir. Model 3, SiC MOSFET kullanan ilk araç olup, elektrikli araçlarda SiC kullanımının önünü açmıştır. 2020 yılında BYD Han da SiC modülleri kullanarak hızlanma performansını, gücü ve dayanıklılığı etkili bir şekilde iyileştirmiştir. Toyota'nın yakıt hücreli aracı Mirai modeli SiC ile donatılmış olup, güç modülünün hacmini %30, kayıpları ise %70 oranında azaltmıştır. Maliyetlerin düşmesi ve teknolojinin kademeli olarak olgunlaşmasıyla birlikte, SiC'nin elektrikli araçlarda iyi bir uygulama alanına sahip olduğuna inanıyoruz.

Başlıca işletmeler: Star Semiconductor, Hua Hong Semiconductor, China Resources Micro, Silan Micro ve New Clean Energy.

Risk uyarısı: Elektrikli araçların gelişimi beklentileri karşılamıyor, akıllı telefon satışları beklentileri karşılamıyor ve 5G'nin ilerlemesi beklenenden düşük.

1. Geniş uygulama yelpazesi ve güç yarı iletken endüstrisinin istikrarlı gelişimi

1.1 Küresel güç yarı iletkenlerinin 2019'dan 2025'e kadar ortalama yıllık büyüme oranının %4.3 olması bekleniyor.

Güç yarı iletkenleri çeşitli elektronik ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. 2019 yılında güç yarı iletken pazarının büyüklüğü 17.5 milyar ABD dolarıydı. Yole, pazar büyüklüğünün 2025 yılında 22.5 milyar ABD dolarına ulaşmasının beklendiğini ve 2019-2025 yılları arasında ortalama yıllık büyüme oranının %4.3 olacağını tahmin etmektedir.

2019'dan 2025'e kadar IGBT modüllerinin genel ortalama yıllık büyüme oranı %18'dir. Yeni enerji (elektrikli araçlar, rüzgar enerjisi ve fotovoltaik) ve endüstriyel kontrol sektörlerinin hızlı gelişiminden faydalanarak, IGBT modüllerinin toplam pazarının 2025 yılında 5.4 milyar ABD dolarına ulaşacağı ve tüm güç yarı iletken pazarının %24'ünü oluşturacağı tahmin edilmektedir.

En büyük payı otomotiv sektörü oluştururken, onu motorlar takip ediyor. 2019 yılında, otomotiv sektörü (EV, HEV, silikon MOSFET dahil) 1.5 milyar ABD doları, motor sürücüsü (Motor Sürücüsü, IGBT modülü) 1.4 milyar ABD doları, akıllı telefon ve kablosuz ekipman (silikon MOSFET) 1.3 milyar ABD doları, bilgisayar teknolojisi (Bilişim) ve depolama (silikon MOSFET) 1.2 milyar ABD doları, endüstriyel sektör (silikon MOSFET) 1.1 milyar ABD doları ve EV ve HEV sektörü (IGBT Modülleri) 600 milyon ABD doları (diğerleri 10.4 milyar ABD doları) değerindeydi. Güç yarı iletken pazarındaki çeşitli bileşenlerin oranına (miktarına) bakıldığında, silikon MOSFET %45'lik bir paya sahip. Bir diğer önemli bileşen ise 2019 yılında 3.7 milyar ABD doları pazar büyüklüğüne sahip IGBT modülüdür. Endüstri, enerji geri kazanım invertörleri, EV ve HEV uygulamaları (özellikle en yeni uygulama yönü olarak EV ve HEV) büyük ilgi çekmiştir.

Otomotiv sektöründe SiC MOSFET'lerin hızlı büyümesi. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Tesla ve Çin'deki BYD gibi otomobil üreticilerinin talebi nedeniyle, silikon modüller ana invertör olarak IGBT modüllerinin yerini kademeli olarak alıyor. Elektrikli ve hibrit araçların (EV ve HEV) büyümesiyle birlikte SiC MOSFET pazarının da büyüyeceği tahmin ediliyor. SiC ayrık transistörler, gelecekte verimli araç içi şarj sistemleri olarak MOSFET'lerle rekabet edecek.

1.2 Çin'in güç yarı iletken pazarı dünyada birinci sırada yer alıyor ve yerli lider şirketler hızla gelişiyor.

2019 yılında Çin'in güç yarı iletken pazarı küresel pazarın %35.9'unu oluşturdu: Çin, dünyanın en büyük güç cihazı tüketicisidir ve güç cihazı segmentindeki başlıca ürünlerin tamamı Çin pazar payında birinci sırada yer almaktadır.

Yerli liderlerin küresel pazar payı hala çok düşük ve uluslararası devlerle aralarında belirgin bir fark var: Tüm yarı iletken endüstrisine benzer şekilde, yurtdışı güç cihazı IDM üreticileriyle karşılaştırıldığında, yerli önde gelen güç cihazı şirketlerinin (China Resources Micro, Star Semiconductor, New Clean Energy, Yangjie Technology, China Microelectronics, Silan Micro, vb.) yıllık satışları uluslararası devlerden çok farklı ve ürün yapısı düşük seviyede. Bu durum, Çin'in güç cihazları pazar büyüklüğü ile model ve özerklik oranı arasında ciddi bir uyumsuzluk olduğunu ve yerli ikame için büyük bir alan olduğunu gösteriyor. Şu anda Çin'in güç yarı iletken endüstrisi hızla gelişiyor. Wingtech Technology, Nexperia'yı satın aldı ve Star Semiconductor, China Resources Micro ve New Clean Energy gibi bir dizi güç yarı iletken şirketi art arda halka arz edildi ve büyüyor.

2. Talep artışıyla birlikte, güç yarı iletkenleri 2021'de yüksek bir büyüme dönemine girecek.

2.1 Büyük uluslararası güç yarı iletken üreticilerinin teslimat süreleri uzadı.

2020'nin 4. çeyreğinde, Infineon'un MOSFET, IGBT ve diğer ürünlerinin teslimat süreleri genel olarak uzadı ve en uzun teslimat süresi 30 haftaya kadar çıktı. Bunlar arasında, düşük voltajlı ve yüksek voltajlı MOSFET'ler ile askeri havacılık transistörlerinin fiyatlarında artış görüldü. STMicroelectronics'in güç yarı iletken ürünlerinin teslimat sürelerinde genel bir uzama eğilimi gözlemlenirken, fiyatlar istikrarlı kaldı.

2020'nin 4. çeyreğinde, Diodes'un MOSFET ve transistör ürünlerinin teslimat süreleri uzadı ve en uzun teslimat döngüsü 20 haftaya ulaştı; düşük voltajlı MOSFET'lerin fiyatlarında ise yükseliş eğilimi gözlendi. ON Semiconductor'ın güç serisi ürünlerinin teslimat süreleri de uzadı ve yüksek ve düşük voltajlı MOSFET ürünlerinin fiyatlarında da yükseliş eğilimi görüldü.

2.2 Güç yarı iletkeni MOSFET'lerin fiyat artış eğilimi belirgindir.

MOSFET fiyatlarındaki artış %10-20 aralığında gerçekleşti. Sektör zinciri araştırma bilgilerine göre, Kasım-Aralık 2020 döneminde, özellikle Infineon olmak üzere yurtdışı markaların stokları tükendi. Yerli markalar da benzer şekilde stok sıkıntısı ve fiyat artışları yaşadı. Piyasadaki MOSFET fiyatları genel olarak %10-20 oranında arttı.

Çin, MOSFET'lere büyük talep duyan ancak ithalata oldukça bağımlı bir ülkedir. IHS verilerine göre, 2019 yılında küresel MOSFET pazar büyüklüğü 7.6 milyar ABD dolarıydı ve bunun %39'u iç pazardan geliyordu. MOSFET pazar yapısı açısından bakıldığında, Infineon, ON Semiconductor, Toshiba, ST ve Renesas birlikte iç pazar payının %61'ini oluşturuyor. Büyük uluslararası üreticiler yetersiz tedarik ve belirgin kıtlıklarla karşı karşıya kalıyor.

Talep hızla arttı ve yetersiz 8 inçlik üretim kapasitesi, kıtlıklara ve fiyat artışlarına neden oldu. Otomobillerin elektrifikasyonu, MOSFET'lere olan talebi büyük ölçüde artırdı. Elektronik cihazlarda enerji tasarrufu ve çevre koruma talebi, yalnızca talebin büyümesini değil, aynı zamanda ürün yapısının hızlı bir şekilde yükseltilmesini de sağladı. 5G ticarileştirme sürecinin başlangıcı, MOSFET'lere olan talebin katlanarak artmasına neden oldu. Şarj istasyonu güç kaynağı ve 5G iletişim güç kaynağı alanlarında, talebin bu yıl %20-30 oranında artması bekleniyor. Yılın ilk yarısında bilgisayarlar, ev aletleri ve hızlı şarj için biriken talep, kademeli olarak serbest bırakıldı. Arz tarafında, MOSFET esas olarak 8 inç ve 6 inçlik wafer dökümhanelerine dayanırken, 12 inç ve altı wafer'lar %80'den fazlasını oluşturuyor. Sektör zinciri araştırma bilgilerine göre, büyük wafer dökümhanelerinin 8 inçlik üretim kapasitesi şu anda dolu durumda. Örneğin, Huahong ve China Resources Micro gibi yerli 8 inçlik dökümhanelerin kapasite kullanım oranları tam kapasiteye yakın ve UMC'nin 8 inçlik wafer dökümhanesinin kapasitesi 2021 yılının ikinci yarısına kadar tam kapasiteyle çalışacak.

Diodes (ABD ve Tayvan), 1 Ocak 2021 tarihinden itibaren bazı ürünlerinde fiyat artışına başlayacak. Diodes (ABD ve Tayvan), müşterilerine yaptığı fiyat artışı duyurusunda, COVID-19 salgınının etkisiyle tedarikçilerden kaynaklanan artan maliyetler ve uzayan teslimat süreleri nedeniyle zorluklarla karşı karşıya olduğunu belirtti. Bu nedenle, 1 Ocak 2021 tarihinden itibaren bazı ürünlerin fiyatlarını artıracak.

Hangzhou Silan Mikroelektronik, 9 Aralık'ta yaptığı açıklamada, MOS yonga levhaları ve paketleme malzemelerinin fiyatlarındaki artışın yanı sıra üretim kapasitesinin de etkisiyle, şirketimizin ilgili ürünlerinin maliyetinin sürekli arttığını belirtti. Ürün tedarikini sağlamak ve iyi iş ilişkilerini sürdürmek amacıyla şirket, dikkatli bir inceleme sonucunda, 9 Aralık 2020 tarihinden itibaren SGT MOS ürünlerinin fiyatının bu ay %20 oranında artırılmasına karar vermiştir.

Xinjie Energy, 1 Ocak 2021'den itibaren bazı ürünlerinin fiyatlarını artıracak. 21 Aralık 2020'de Wuxi New Clean Energy de müşterilerine fiyat ayarlaması bildirimi yayınladı. Bildirimde, hammadde ve ambalaj maliyetlerindeki sürekli artış, üretim kapasitesindeki daralma ve uzayan üretim döngüleri nedeniyle ürün maliyetlerinin önemli ölçüde arttığı ve orijinal fiyatın arz ihtiyaçlarını karşılamasının zorlaştığı belirtildi.

Güç yarı iletkenlerinin 2021 yılında yüksek bir büyüme dönemi yaşayacağı öngörülüyor. 2018'de, elektrikli araçlara olan talebin ve 8 inç üretim kapasitesini işgal eden diğer çiplerin talebinin hızla artmasıyla güç yarı iletkenlerinde bir dizi kıtlık ve fiyat artışı yaşandı; 2019'da, akıllı telefonların düşüşü, geleneksel otomobillerin düşüşü ve elektrikli araçların istikrarlı gelişimiyle güç yarı iletkenleri durağan bir performans sergiledi; 2020'de, salgın nedeniyle yılın ilk yarısında güç yarı iletkenlerine olan talep iyi değildi, ancak üçüncü çeyrekten sonra 5G güç kaynakları, akıllı telefonlar, hızlı şarj, endüstri, elektrikli araçlar ve IoT ekipmanlarının etkisiyle talep önemli ölçüde arttı ve bazı ürünlerde kıtlık ve fiyat artışları yaşandı. Güç yarı iletkenlerinin 2021 yılında yüksek bir büyüme dönemi yaşayacağını tahmin ediyoruz.

3. Elektrikli araçlara yönelik güçlü talep + birçok alandaki talebin etkisiyle + yerli ikame sayesinde, IGBT'nin gelecek vaat eden bir geleceği var.

3.1 IGBT - güç cihazlarının en değerli parçası, güç elektroniği cihaz ve sistemlerindeki işlemciler.

IGBT, karmaşık çalışma prensibine sahip entegre bir güç yarı iletken cihazıdır. Yapısal olarak, IGBT diyotlar, BJT'ler, eklem alan etkili transistörler (JFET'ler), MOSFET'ler ve SCR'ler gibi yarı iletken cihazların neredeyse tüm temel yapılarını entegre eder. IGBT'nin yapısal parametrelerindeki değişiklikler, performansında da karşılık gelen değişikliklere neden olur. İşlem teknolojisi açısından, IGBT geniş alanlı güç entegrasyonu için MOS entegre devre teknolojisini kullanır. Tasarım, birim hücre boyutunun küçültüldüğünü göstermektedir. Paralel olarak entegre edilen hücre sayısı arttıkça, açık durum voltaj düşüşü (iletkenlik kaybı) kademeli olarak azalır.

IGBT teknolojisi 30 yılı aşkın bir süredir geliştirilmekte olup, esas olarak 6 nesil teknoloji ve süreç iyileştirmesinden geçmiştir. Yapısal olarak IGBT, dikey yapı, IGBT geçit yapısı ve silikon gofret işleme teknolojisi olmak üzere üç kategoriye ayrılabilir. Ana gelişim trendi kayıpları azaltmaktır.

IGBT yüksek voltaj alanları için uygundur: IGBT, BJT ve MOSFET'ten oluşan kompozit bir güç yarı iletken cihazıdır. Sadece MOSFET'in yüksek anahtarlama hızı, yüksek giriş empedansı, düşük kontrol gücü, basit sürücü devresi ve düşük anahtarlama kaybı avantajlarına sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda BJT'nin düşük açık durum voltajı, yüksek açık durum akımı ve düşük kayıp avantajlarına da sahiptir. Yüksek voltaj, yüksek akım ve yüksek hız açısından diğer güç cihazlarıyla kıyaslanamaz. Bu nedenle, güç elektroniği alanında ideal bir anahtarlama cihazıdır ve gelecekteki uygulama geliştirmenin ana yönüdür. IGBT'nin kararlılığı MOSFET'ten biraz daha düşük, ancak BJT'den daha güçlüdür. Bununla birlikte, IGBT'nin dayanım voltajı MOSFET'ten daha yüksek yapılabilir ve ikincil arıza nedeniyle arızalanması kolay değildir, bu da onu yüksek voltaj uygulamaları için uygun hale getirir.

Endüstriyel kontrol ve otomasyon alanında temel bir cihaz olan IGBT modülleri, motor enerji tasarrufu, demiryolu taşımacılığı, akıllı şebeke, havacılık, ev aletleri, otomotiv elektroniği, yeni enerji üretimi, yeni enerji araçları gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Yeni enerji araçlarının gelişmesi ve değişken frekanslı beyaz eşyaların yaygınlaşmasıyla birlikte IGBT pazarı giderek daha da hareketlenmektedir. Endüstriyel uygulamalarda ekipmanların otomasyon seviyesini ve kontrol doğruluğunu iyileştirmenin yanı sıra, elektrik enerjisinin uygulama verimliliğini de büyük ölçüde artırırken, ürün hacmini ve ağırlığını azaltarak malzeme tasarrufu sağlamaktadır.

IGBT, 600V'un üzerinde güçlü avantajlara sahiptir ve şu anda 6500V yüksek gerilime kadar uygulanabilmektedir. Yüksek gerilim alanında, SiC MOSFET, IGBT'nin bir rakibidir, ancak maliyeti hala yüksektir.

Uygulamaların sürekli olarak geliştirilmesiyle birlikte, IGBT çipleri ve modülleri için yeni gereksinimler ortaya çıkmıştır. Çiplerin alan kaplamasının azaltılması ve hızlı anahtarlama sağlanması gerekmektedir. IGBT'lerin daha yüksek voltaj ve akım taşıması, düşük kayıp ve yüksek güvenilirlik özelliklerine sahip olması gerekmektedir.

Otomotiv sınıfı güç modülleri, daha yüksek elektriksel çalışma güvenilirliği, daha uzun kullanım ömrü, daha iyi enerji tasarrufu, güçlü parazit önleme özelliği, hafiflik, kompaktlık vb. özellikler gerektirir.

Çeşitli uygulama ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla, güç modülü paketleme teknolojisi de sürekli olarak gelişmektedir; bu gelişmeler başlıca Si cihazlar için yeni teknolojileri, termal direnci azaltmayı, yeni çip kaynak yöntemlerini, çift taraflı ısı dağıtımını, entegrasyonu iyileştirmeyi vb. içermektedir.

3.2 Yeni enerji araçları, IGBT modüllerinin büyümesinin ana itici gücüdür.

Yeni enerji araçları için güç yarı iletkenlerinin değeri önemli ölçüde arttı: Yeni güç cihazlarının değeri esas olarak otomobillerin "üç güç" sistemlerinden, yani güç kontrolü, elektrikli tahrik ve batarya sistemlerinden kaynaklanmaktadır. Güç kontrol ünitesinde, IGBT veya SiC modülleri yüksek voltajlı doğru akımı üç fazlı motoru çalıştıran alternatif akıma dönüştürür; araç içi şarj cihazlarında AC/DC ve DC/DC dönüştürücülerde IGBT veya SiC, MOS ve SBD tek transistörler kullanılır; elektrikli direksiyon, su pompaları, yağ pompaları, PTC ve klima kompresörleri gibi yüksek voltajlı yardımcı kontrol ünitelerinde IGBT tek transistörler veya modüller kullanılır; ISG start-stop sistemlerinde, elektrikli araçlarda MOS tek transistörler, cam silecekleri gibi düşük voltajlı kontrol ünitelerinde kullanılır.

(1) Elektrikli hız kontrol sistemi: Yeni enerji araçlarının motor hız kontrol sisteminde iki ana güç cihazı türü vardır: DC motorlar için kıyıcılar ve AC motorlar için invertörler. (1) Kıyıcı: DC motor hız kontrol sistemlerinde genellikle kıyıcılar kullanılır. Güç devresi nispeten basittir ve verimliliği nispeten yüksektir. Güç cihazlarının gelişmesiyle birlikte, kıyıcının frekansı birkaç bin hertz'e ulaşabilir, bu nedenle DC çekiş hızı düzenlemesi için çok uygundur. Yeni enerji araçları DC motorlarla çalıştırılır. İster seri motorlar ister ayrı uyarmalı motorlar olsun, güç dönüştürücü olarak kıyıcılar kullanılır. Kıyıcıların güç cihazları çoğunlukla MOSFET'ler ve BJT'ler kullanır. (2) İnvertörün DC/DC dönüştürme modunda genellikle iki yöntem vardır: DC kıyıcı artı invertör ve DC/DA invertör. Yeni enerji araçlarının güç kaynağı voltajı düşük olduğundan, önceki yöntem kullanılırsa, çok fazla enerji iletim bağlantısı olur ve bu da tüm sistemin verimliliğini düşürür. PWM voltaj invertörünün kullanımı basit devre, az bağlantı ve yüksek verimlilik sağlar. Ek olarak, rezonanslı DC bağlantı dönüştürücüler ve yüksek frekanslı rezonanslı AC bağlantı dönüştürücüler de ortaya çıkmıştır. Sıfır gerilim veya sıfır akım anahtarlama teknolojisinin kullanımı sayesinde, rezonanslı dönüştürücüler düşük anahtarlama kaybı, düşük elektromanyetik girişim, düşük gürültü, yüksek güç yoğunluğu ve yüksek güvenilirlik gibi avantajlara sahiptir.

(2) Enerji dönüştürücü: Yeni enerji araçlarının enerji dönüştürücüsünün ana bileşeni güç cihazıdır. Şu anda yaygın olarak kullanılan güç cihazları arasında CTO, BJT, MOSFET, IGBT, SITSITH ve MCT bulunmaktadır. Bunlar arasında CTO ve MCT, yüksek anahtarlama hızı, yüksek enerji iletim kapasitesi, üstün dinamik özellikler ve yüksek güvenilirlik özelliklerine sahiptir. Elektrikli araçların çalıştırılması için çok uygundurlar. Aynı zamanda, güç cihazları enerji dönüştürücünün yapısını etkileyebilir. DC-DC ve DC-AC dönüştürücüler sırasıyla DC motorlarda ve AC motorlarda kullanılır.

(3) Araç İçi Şarj Cihazı: Araç içi şarj cihazlarının geliştirilmesi, yeni enerji araçlarının geliştirilmesi için gerekli bir koşuldur, çünkü her bir elektrikli aracın bataryasına AC şebekesinden gelen gücü etkili bir şekilde tamamlayabilir. Şarj cihazının işlevi, alternatif akımı doğru akıma dönüştürmektir ve bu da IGBT'ler gibi güç cihazlarının kullanımını gerektirir. Yeni enerji araçları, bu güç cihazları için yeni gereksinimler ortaya koymuştur. Sadece sabit akım ve sabit voltaj iki aşamalı şarj gerektirmekle kalmaz, aynı zamanda yüksek verimlilik, hafiflik, kendi kendini kontrol etme ve otomatik şarj gibi çoklu koruma fonksiyonları, şarj zaman eğrisini programlama yeteneği, batarya sıcaklığını izleme ve elektrik şebekesine kirlilik yaymama gibi özellikler de gerektirir.

(4) Şarj istasyonları: Yeni enerji araçları için vazgeçilmez bir temel destek tesisi olarak, ülkemizin şarj istasyonu sektörü de hızlı bir büyüme döneminde olup, gelecekteki pazar alanı geniştir. Infineon istatistiklerine göre, 100 kW'lık bir şarj istasyonu 200-300 ABD doları değerinde bir güç cihazına ihtiyaç duymaktadır ve IGBT modülü şarj istasyonunun çekirdek cihazıdır.

Farklı elektrikli araçlar, farklı miktarlarda güç yarı iletken cihazına ihtiyaç duyar. Tamamen elektrikli araçların sayısı arttıkça, otomotiv güç yarı iletken cihazlarının hem hacmi hem de fiyatı artacaktır.

Infineon verilerine göre, 2020 yılında 48V hafif hibrit araçların 90 dolarlık, elektrikli araçların veya hibrit araçların ise 330 dolarlık ek güç yarı iletkenine ihtiyacı olacak.

2019 yılında, küresel elektrikli araç sayısı 2.21 milyona ulaşarak bir önceki yıla göre %10 artış gösterirken, Çin'deki yeni enerji araç satışları 1.206 milyon olarak gerçekleşti ve bir önceki yıla göre %4.0 düşüş gösterdi.

Kasım 2020'de yeni enerji araçlarının üretimi ve satışı sırasıyla 198,000 ve 200,000 adet olarak gerçekleşti; bu da bir önceki yıla göre sırasıyla %75.1 ve %104.9'luk bir artış anlamına geliyor. Ocak-Kasım 2020 döneminde ise yeni enerji araçlarının üretimi ve satışı sırasıyla 1.119 milyon ve 1.109 milyon adet oldu; üretim bir önceki yıla göre %0.1 azalırken, satışlar %3.9 arttı.

BloombergNEF'in tahminlerine göre, yeni enerji araçlarının küresel sayısı 2025'te 11 milyona ulaşacak ve bunun %50'si Çin'e ait olacak. 2030'da 28 milyona, 2040'ta ise 56 milyona ulaşması bekleniyor. O zamana kadar, elektrikli araç satışları tüm yeni otomobil satışlarının %57'sini oluşturacak.

Otomotiv güç yarı iletkenleri zorlu ve oldukça yoğunlaşmış bir pazar olup, Avrupa ve Amerika üreticileri temel avantajlara sahiptir. 2019 yılında küresel otomotiv yarı iletken pazarı 37.2 milyar ABD dolarına ulaştı. Infineon %13.4 pazar payıyla birinci sırada yer alırken, ilk beş şirketin toplam payı %49.1 oldu. Otomotiv güç yarı iletkenlerinde dünyanın en büyük şirketi %25.5 pazar payıyla Infineon'dur. İkinci en büyük şirket ise %13.9 pazar payıyla STMicroelectronics'tir. İlk beş şirketin toplam payı %62.1 olup, bu da yüksek bir yoğunlaşma derecesini göstermektedir.

Star Semiconductor hızla yükseliyor. Çin otomotiv sektörü, otomotiv güç yarı iletkenleri alanında zayıf bir temele ve yavaş bir gelişmeye sahip. Ancak, Çin'in elektrikli araçları son yıllarda hızla gelişti ve bu da IGBT endüstrisinin gelişimini tetikledi. Zos Otomotiv Araştırma verilerine göre, satış verilerine göre Infineon, 2019 yılında Çin'in yeni enerji araçları IGBT alanında %49.3'lük pazar payıyla birinci sırada yer alırken, ağırlıklı olarak kendi ürünlerini tedarik eden BYD %20'lik payla ikinci, Star Semiconductor ise %16.6'lık pazar payıyla üçüncü sırada yer aldı.

3.3 Endüstriyel kontrol, yeni enerji, ev aletleri frekans dönüştürme ve diğer alanlar IGBT'nin istikrarlı büyümesini desteklemektedir.

Güç yarı iletken cihazları, güç yönetimi sektöründe giderek daha fazla kullanılmaktadır. Gelecekte, endüstriyel kontrol, yeni enerji, değişken frekanslı ev aletleri, veri merkezleri, 5G, IoT ve diğer alanlar, güç yarı iletken cihazlarının hızlı büyümesinin temel alanları olacak ve IGBT'lere olan talep artmaya devam edecektir.

3.3.1 Endüstriyel kontrol, IGBT'nin en büyük uygulama alanıdır ve talepte istikrarlı bir artış gözlenmektedir.

IGBT modülleri, frekans dönüştürücüler ve invertör kaynak makineleri gibi geleneksel endüstriyel kontrol ve güç kaynağı sektörlerinde temel bileşenlerdir ve bu alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Endüstriyel kontrol ve güç kaynağı sektör pazarlarının kademeli olarak toparlanmasıyla birlikte, bu alandaki IGBT modüllerinin pazar büyüklüğünün de kademeli olarak genişlemesi beklenmektedir.

1) Frekans dönüştürücü endüstrisi: IGBT modülleri, frekans dönüştürücülerde geleneksel transistörlerin rolünü oynamanın yanı sıra doğrultucu kısmını da içerir. Kontrol ünitesi tarafından üretilen sinüs dalgası sinyali, optik kuplaj ile izole edilir ve ardından IGBT'ye girer. IGBT, sinyaldeki değişime göre 380V (220V) doğrultulmuş DC gücü tekrar AC gücüne dönüştürerek çıkış verir.

Ülkemizdeki frekans dönüştürücü endüstrisinin pazar büyüklüğü genel olarak artış gösteriyor. Frekans dönüştürücüler yeni enerji alanına girmiş olup metalurji, kömür ve petrokimya gibi endüstriyel alanlarda istikrarlı bir büyüme gösterecektir. Kentleşme oranlarının artmasıyla birlikte, belediye yönetimi ve raylı ulaşım gibi kamu hizmetlerinde frekans dönüştürücülere olan talep artmaya devam edecek ve bu da pazar büyüklüğünün genişlemesini teşvik edecektir. Önümüzdeki birkaç yıl içinde, yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu fonksiyonlarına sahip yüksek voltajlı invertör pazarı, politikaların da etkisiyle büyümeye devam edecektir. 2023 yılına kadar yüksek voltajlı invertör pazarının büyüklüğü yaklaşık 17.5 milyar yuan'a ulaşacaktır.

2) İnverter kaynak makinesi endüstrisi: İnverter ark kaynak güç kaynağı, ark kaynak inverteri olarak da bilinir ve yeni bir kaynak güç kaynağı türüdür. Bu tür güç kaynağı genellikle üç fazlı güç frekansı (50 Hz) AC şebeke voltajını giriş doğrultucusu tarafından doğrultma ve filtreleme yoluyla DC'ye dönüştürür ve daha sonra yüksek güçlü anahtarlamalı elektronik bileşenlerin (IGBT) alternatif anahtarlama hareketiyle birkaç bin hertz ile on binlerce hertz arasında ara frekanslı bir AC voltajına dönüştürür. Aynı zamanda, bir transformatör aracılığıyla kaynak için uygun bir on voltluk voltaja düşürülür ve daha sonra tekrar doğrultulup bir reaktans tarafından filtrelenerek oldukça kararlı bir DC kaynak akımı üretir.

Ulusal İstatistik Bürosu verilerine göre, ülkemizin 2018 yılında elektrikli kaynak makinesi üretimi 8.533 milyon adet olup, 2017 yılına göre 584,600 adet artış göstermiştir. Kaynak makinesi pazarındaki sürekli ısınma, IGBT'lere olan talebin de kademeli olarak artmasını sağlayacaktır.

3.3.2 Fotovoltaik ve rüzgar enerjisi üretimi hızla artıyor ve IGBT yeni büyüme etkenlerini memnuniyetle karşılıyor.

Yeni enerji üretiminden elde edilen elektrik enerjisi şebekenin gereksinimlerini karşılamadığı için, fotovoltaik invertör veya rüzgar enerjisi invertörü aracılığıyla doğru akıma (DC) dönüştürülmeli ve daha sonra şebekeye verilmeden önce şebeke gereksinimlerini karşılayan alternatif akıma (AC) dönüştürülmelidir. IGBT modülleri, fotovoltaik invertörlerin ve rüzgar enerjisi invertörlerinin temel bileşenleridir. Yeni enerji üretim sektörünün hızlı gelişimi, IGBT modül sektörünün sürekli büyümesi için bir diğer itici güç olacaktır. 2015 yılında küresel elektrik üretimi 6414 GW iken, 2025 yılında küresel elektrik üretiminin 8647 GW'a ulaşması ve 10 yıllık bileşik yıllık büyüme oranının (CAGR) %3.0 olması beklenmektedir; bunun içinde yenilenebilir enerji üretiminin büyüme oranı daha yüksektir ve CAGR %5.9'dur. Daha ayrıntılı incelendiğinde, güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi üretiminin büyüme oranları, yenilenebilir enerji üretiminin bileşik büyüme oranından daha yüksektir ve güneş enerjisi üretiminin 15-25 yıllık bileşik büyüme oranı (CAGR) %16.4 iken, rüzgar enerjisi üretiminin CAGR'ı sektörün ortalama büyüme oranından çok daha yüksektir. Bölgesel açıdan bakıldığında, rüzgar enerjisi Çin, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde hızla büyürken, güneş enerjisi de Çin, Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri ve diğer Asya-Pasifik bölgelerinde hızla büyümektedir.

Rüzgar enerjisi: Rüzgar enerjisi esas olarak Çin ve Amerika Birleşik Devletleri tarafından aktif olarak geliştirilmektedir. Orta ve uzun vadede, rüzgar enerjisi üretimi istikrarlı bir şekilde artmaktadır. Termik enerji üretimiyle karşılaştırıldığında, 1 MW'lık rüzgar enerjisi santrali başına yarı iletken talebi, termik santrallerinkinin 30 katıdır. Rüzgar türbinlerinin gücü 2011'de 1.5 MW iken 2017'de 2-3 MW'a yükselmiştir. Rüzgar enerjisi üretimindeki istikrarlı büyüme, güç yarı iletkenlerine yeni talepler getirecektir.

Güneş enerjisi üretimi: IHS, güneş enerjisi üretiminden kaynaklanan IGBT modüllerine olan talebin bileşik büyüme oranının 2016'dan 2021'e kadar %9.0 olacağını öngörüyor. Yeşil enerji güneş enerjisi üretimi ve inverter şebeke bağlantısının ihtiyaçlarını etkin bir şekilde karşılamak için, kontrol, sürücü ve çıkış gücü cihazlarının doğru bir kombinasyonu gereklidir. IGBT, güç anahtarı olarak kaçınılmaz bir seçimdir ve PV inverter de SiC tabanlı cihazların ilk partilerinden biri olacak ve bu da IGBT'nin değerini önemli ölçüde artıracaktır.

Çin'in fotovoltaik inverter üreticileri ve özellikle IGBT'ler yükselişte. Şu anda, başta Huawei ve Sungrow olmak üzere yerli üreticiler, fotovoltaik inverter pazarında atılımlar yapmaya devam ediyor. SolarEdge istatistiklerine göre, 2018 yılında Huawei'nin küresel inverter pazarındaki payı %22'ye ulaşarak dünyada birinci sırada yer alırken, Sungrow'un pazar payı %15 ile dünyada ikinci sırada yer aldı. Özellikle üç fazlı string inverter pazarında, Huawei'nin pazar payı 2017 yılında %56'ya ulaşarak belirgin bir pazar avantajına sahip oldu. Çinli fotovoltaik inverter üreticilerinin hızlı gelişimi, yerli IGBT'lerin yerine geçmesinde önemli yerelleştirme avantajları sağladı.

3.3.3 Küresel ev aletlerinde frekans dönüştürme yaygınlığı hızlanıyor ve IGBT iyi gelişim fırsatlarıyla karşı karşıya.

IGBT modülü, değişken frekanslı ev aletleri invertörünün temel bileşenidir. IGBT'nin yüksek frekanslı açma ve kapama fonksiyonu aşağıdaki avantajları sağlar: 1. Düşük iletim kaybı ve anahtarlama kaybı; 2. Mükemmel EMI performansı, anahtarlama kayıplarını makul bir aralıkta tutarken sürücü direncinin boyutunu değiştirerek EMI gereksinimlerini karşılayabilir; 3. Güçlü kısa devre direnci; 4. Düşük voltaj dalgalanmaları (ev aletlerini korumak için). Dünyanın en büyük ev aletleri pazarı ve üretim üssü olan Çin, aynı zamanda büyük ölçekli bir IGBT pazarı da geliştiriyor. Klima sektörünü örnek alacak olursak, dünyanın en büyük ev aletleri pazarı ve üretim üssü olan Çin, aynı zamanda büyük ölçekli bir IPM pazarı da geliştiriyor.

Ev aletlerinde frekans dönüştürme, enerji tasarrufunda önemli ölçüde etkili olabilir. Geleneksel ev aletleriyle karşılaştırıldığında, değişken frekanslı ev aletleri enerji verimliliği, performans ve akıllı kontrol açısından belirgin doğal avantajlara sahiptir. Son yıllarda, frekans dönüştürme ev aletleri kapsamlı bir gelişim aşamasındadır ve ağırlıklı olarak klima, mikrodalga fırın, buzdolabı, su ısıtıcısı ve yüksek miktarda güç tüketen diğer cihazlarda kullanılmaktadır. Örneğin, değişken frekanslı buzdolapları, geleneksel buzdolaplarına kıyasla daha uzun ömürlüdür, daha az gürültü çıkarır ve enerji tüketiminde %40 tasarruf sağlayabilir.

2022 yılında ev aletlerinde frekans dönüştürme penetrasyon oranının %65 olacağı tahmin ediliyor. IHS istatistiklerine göre, 2017 yılında küresel ev aletleri satışları yaklaşık 711 milyon adetti; bunların 467 milyonu (%66) sabit frekanslı, 244 milyonu (%34) ise değişken frekanslı cihazlardı. Değişken frekanslı ev aletlerinin satış hacminin 2022 yılına kadar 585 milyon adede (%65) ulaşması ve 17-22 yılları arasında satış bileşik yıllık büyüme oranının (CAGR) %19.1 olması beklenirken, sabit frekanslı ev aletlerinin satış hacminin 317 milyon adede (%35) düşmesi öngörülüyor.

Frekans dönüştürme özellikli ev aletleri için güç yarı iletkenlerinin bağımsız değeri önemli ölçüde arttı. Değişken frekanslı ev aletlerinin hacmindeki hızlı artış, ev aletlerinin birim başına yarı iletken değerini önemli ölçüde artıracaktır. Infineon, yarı iletken değerinin değişken olmayan ev aletleri için 0.7 Euro'dan 9.5 Euro'ya yükseleceğini öngörüyor. Artan yarı iletkenler ağırlıklı olarak güç yarı iletkenleridir. Değişken frekanslı ev aletlerinin birim başına ortalama yarı iletken değerinin 9.5 Euro olduğu varsayıldığında, ev aletleri yarı iletken pazarının 2017'deki 2.645 milyar Euro'dan 2022'de 5.779 milyar Euro'ya ulaşması ve 2017-2022 yılları arasında %16.9'luk bir bileşik yıllık büyüme oranı (CAGR) göstermesi bekleniyor.

IHS verilerine göre, ev tipi güç yarı iletken pazarının büyüklüğünün 2017'deki 1.44 milyar ABD dolarından 2021'de 2.67 milyar ABD dolarına ulaşması ve bileşik büyüme oranının %1 olması bekleniyor.

Küresel enerji tasarrufu ve çevre koruma çalışmalarının hız kazanmasıyla birlikte, beyaz eşya sektöründe frekans dönüştürme teknolojisinin yaygınlaşma oranı giderek artacak ve frekans dönüştürücülerin temel bileşenleri olan güç yarı iletkenleri bundan önemli ölçüde fayda sağlayacaktır.

3.4 Çeşitli alanlarda büyüme: Otomobiller için IGBT modüllerinin 2018'den 2023'e kadar yıllık bileşik büyüme oranının %23.5 olması bekleniyor.

Küresel IGBT pazar büyüklüğü 2018'de 6.21 milyar ABD dolarına ulaştı. IHS verilerine göre, küresel IGBT pazar büyüklüğü 2017'de 5.255 milyar ABD dolarıydı ve 2016'ya göre yıllık %16.5'lik bir artış gösterdi. 2018'deki küresel IGBT pazar büyüklüğü yaklaşık 6.21 milyar ABD dolarıydı.

4. Elektrikli araçlara olan talebin etkisiyle silisyum karbür yeni gelişim fırsatlarıyla karşı karşıya.

4.1 Mükemmel performans, üçüncü nesil yarı iletkenler tarihi bir anda ortaya çıktı.

SiC ve GaN tabanlı MOSFET'ler performans sınırlarını aşmış durumda ve teknoloji yükseltmeleri zorunlu: Birinci ve ikinci nesil yarı iletken malzemelerle karşılaştırıldığında, üçüncü nesil yarı iletken malzemeler geniş bant aralığına, yüksek kırılma elektrik alanına, yüksek termal iletkenliğe, yüksek elektron doygunluk oranına ve daha yüksek radyasyon direncine sahip olup, bu nedenle yüksek sıcaklık, yüksek frekans, radyasyona dayanıklı ve yüksek güçlü cihazlar üretmek için daha uygundur. Daha küçük cihaz boyutu ve daha iyi performans arayışında, güç cihazı üreticileri SiC ve GaN tabanlı MOSFET'ler için yeni nesil teknoloji çözümlerini kademeli olarak teşvik ediyor. Örneğin, 1) SiC tabanlı MOSFET'ler, silikon tabanlı MOSFET'lere kıyasla oldukça kararlı bir kristal yapıya sahiptir ve çalışma sıcaklığı 600°C'ye ulaşabilir; 2) SiC'nin kırılma alan gücü silikonunkinden on kat daha fazladır, bu nedenle SiC tabanlı MOSFET'lerin bloke voltajı daha yüksektir; 3) SiC'nin iletim kaybı silikon cihazlardan çok daha küçüktür ve sıcaklıkla çok az değişir; 4) SiC'nin termal iletkenliği, Si malzemelerinin termal iletkenliğinin neredeyse 2.5 katıdır. Doymuş elektron sürüklenme hızı Si'ninkinin 2 katıdır, bu nedenle SiC cihazları daha yüksek frekanslarda çalışabilir.

SiC esas olarak beyaz eşya, yeni enerji (elektrikli araçlar, rüzgar enerjisi, fotovoltaik), endüstriyel uygulamalar vb. alanlarda kullanılmaktadır.

4.2 Silisyum karbürün elektrikli araçlar alanında önemli bir rol oynaması bekleniyor.

Otomotiv uygulamaları açısından bakıldığında, SiC MOSFET'ler performans bakımından açıkça üstündür; kayıpları azaltabilir, modül hacmini ve ağırlığını düşürebilir. IGBT'ler ise güvenilirlik ve sağlamlık açısından üstündür. Silisyum karbür cihazlar, araç şarj sistemlerinde ve güç dönüştürme sistemlerinde kullanılır; bu sayede anahtarlama kayıplarını etkili bir şekilde azaltabilir, nihai çalışma sıcaklığını artırabilir ve sistem verimliliğini iyileştirebilirler.

Model 3, SiC MOSFET kullanan ilk araç olup, elektrikli araçlarda SiC kullanımına öncülük etmiştir.

Tesla'nın invertör modülü, STMicroelectronics tarafından sağlanan 24 silisyum karbür (SiC) MOSFET kullanan ilk modüldü. Daha sonra Infineon da Tesla'nın SiC güç yarı iletken tedarikçisi oldu. Tüm güç modülü ünitesi, standart 6 anahtarlı invertör topolojisi kullanan tek tüplü modüllerden oluşmaktadır. Her anahtar 4 tek tüplü modülden oluşur ve toplamda 24 tek tüplü modül bulunur. Cihazın dayanım gerilimi 650V'tur. Model 3'ün SiC tek tüplü modül tasarımı, Model S/X'in Infineon IGBT tek tüplü fikirlerini kullanmasıyla tutarlıdır. Avantajı, farklı güç seviyelerinde ölçeklenebilirlik sağlarken aynı zamanda modül paketleme verimliliğini artırması ve yarı iletken cihaz maliyetlerini düşürmesidir.

BYD Han, hızlanma performansını, gücü ve dayanıklılığı artırmak için SiC MOSFET kullanıyor.

2020 yılında BYD'nin Han EV motor kontrol ünitesi, BYD'nin bağımsız olarak geliştirdiği ve ürettiği SiC MOSFET kontrol modülünü ilk kez kullandı ve bu da motor performansını önemli ölçüde artırdı.

Silisyum karbür iyi bir hızlanma performansına sahiptir. Geniş bant aralığının en doğrudan faydası, daha yüksek kırılma alanı dayanımıdır; bu da yüksek gerilime dayanabileceği ve dolayısıyla daha yüksek sistem gerilimini kontrol edebileceği anlamına gelir. BYD Han, silisyum karbür sayesinde 650V gerilim platformunu kullanabilmektedir. Yüksek gerilim, düşük akım anlamına gelir ve bu da ekipman dirençlerindeki kayıpları azaltır. Motor tasarımı için de küçük boyutta daha yüksek güç elde etmek daha kolaydır. Bu nedenle, BYD Han 0-100 km/s hızlanma performansını 3.9 saniyede kolayca elde edebilmektedir.

Silisyum karbür, yüksek olasılık ve uzun pil ömrü sağlayabilir. Geniş bant aralığının getirdiği avantajlara ek olarak, silisyum karbürün iki önemli avantajı daha vardır: biri daha yüksek doymuş elektron hızı, diğeri ise daha yüksek ısı iletkenliği ve daha yüksek sıcaklık direnci. Doymuş elektronlar hızlıdır, bu da daha büyük akımlar geçirebilecekleri anlamına gelir. Silisyum karbür malzemenin elektron doyma hızı, silisyum malzemenin iki katıdır. Bu nedenle, cihaz tasarlanırken, cihazın doyma akımından uzak bir akım yoğunluğuna uyum sağlamak daha kolaydır, böylece açık durumda daha düşük direnç elde edilir. Bu, güç kaybını azaltabilir, cihazın ısınmasını azaltmaya yardımcı olabilir ve ısı dağıtım tasarımını basitleştirebilir. Özellikle ani yüksek akım koşullarında, ekipmanın sıcaklık birikimi azalır, artan sıcaklık direnci ve malzemenin kendisinin daha güçlü ısı iletkenliği ile birleştiğinde, ekipmanın ısıyı dağıtması da kolaylaşır. Araç daha büyük bir güçle patlayabilir. BYD Han'ın 363 kW güce ulaşabilmesinin nedeni budur. Lityum demir fosfat kullanılarak, seyir menzili 605 kilometreye ulaşabiliyor ki bu da açıkça silisyum karbür sayesinde oluyor.

Toyota'nın Mirai model yakıt hücreli aracı silisyum karbür modüller kullanıyor.

Denso, Toyota'nın Mirai model yakıt hücreli aracında kullanılacak olan SiC (silisyum karbür) güç yarı iletkenleriyle donatılmış yeni nesil yükseltici güç modüllerinin seri üretimine başladı. Denso ve Toyota'nın SiC güç modülleri, hibrit elektrikli araçlarda, yakıt hücreli otobüslerde ve yakıt hücreli binek otomobillerde kullanılıyor. Yeni Mirai'nin yeni nesil katı hal yakıt hücresi çekirdek bileşeni olan Toyota FC Stack, birden fazla SiC güç yarı iletkeni kullanan bir FC yükseltici dönüştürücü ile eşleştiriliyor. Yükseltici dönüştürücünün işlevi, giriş voltajından daha yüksek bir voltaj çıkışı sağlamaktır.

Güç modülünün boyutu %30 oranında küçültülüyor ve kayıplar %70 oranında azaltılıyor. Denso'nun hesaplamalarına göre, Si tabanlı güç yarı iletkenleri kullanan ürünlerle karşılaştırıldığında, SiC güç yarı iletkenleri (diyotlar ve transistörler dahil) ile donatılmış yeni takviye güç modülü yaklaşık %30 daha küçük ve kayıpları yaklaşık %70 oranında azaltıyor. Bu sayede güç modülünün minyatürleştirilmesi sağlanırken aracın yakıt verimliliği de artırılıyor.

SiC modülleriyle donatılmış yeni Mirai, %30 daha yüksek menzile sahip. Toyota, yakıt hücresi yükseltici transformatöründe SiC yarı iletkenleri ve lityum iyon düşük voltajlı bataryalar kullanarak sistem enerji tüketimi kayıplarını azaltabildiğini belirtti. Aynı zamanda, yakıt hücresi yığınlarının performansını iyileştirmenin yanı sıra, katalizör aktif rejenerasyon kontrol teknolojisi kullanılarak güç üretim verimliliği de artırıldı. Sonuç olarak, Toyota, yeni Mirai WLTC çalışma koşullarında yaklaşık 850 km'lik maksimum menzile ulaştı; bu da önceki nesil modele göre yaklaşık %30 daha yüksek.

4.3 Silisyum karbür güç cihazlarının ölçeğinin 2027 yılında 10 milyar ABD dolarını aşacağı tahmin ediliyor.

Silisyum karbür güç cihazlarının pazar büyüklüğünün 2027 yılında 10 milyar ABD dolarını aşacağı tahmin ediliyor. Silisyum karbür güç cihazlarının pazar büyüklüğü 2018 yılında yaklaşık 390 milyon ABD dolarıydı. Yeni enerji araçları, güç ekipmanları ve diğer alanlardaki büyük talep nedeniyle, IHS, silisyum karbür güç cihazlarının pazar büyüklüğünün 2027 yılına kadar 10 milyar ABD dolarını aşacağını tahmin ediyor. 2021 yılından itibaren, elektrikli araçların etkisiyle, SiC MOSFET'ler hızlı büyümesini sürdürecek ve en çok satan ayrık SiC güç cihazı haline gelecek.

5. Güç yarı iletkenlerinin %80'inden fazlası ithalata bağımlı ve yerli şirketler bu açığı kapatmaya çalışıyor.

5.1 Avrupa, Amerika ve Japon şirketlerinin güç yarı iletkenleri alanında belirgin avantajları bulunmaktadır.

Infineon istatistiklerine göre, 2019 yılında küresel güç yarı iletken cihaz ve modül pazarının büyüklüğü 21 milyar ABD dolarıydı. Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya üçlü bir trend gösterdi. Infineon %19'luk payla birinci sırada yer alırken, onu %8.4'lük payla ON Semiconductor takip etti. İlk on şirketin toplam pazar payı %58.3 oldu.

2019 yılında küresel MOSFET pazarı 8.1 milyar ABD dolarına ulaştı. Infineon, %24.6'lık pazar payıyla mutlak bir üstünlükle birinci sırada yer alırken, ilk beş şirketin pazar payı %59.8'e ulaştı. Wingtech tarafından satın alınan Nexperia Semiconductor ve Çin'de büyüyen China Resources Microelectronics, sırasıyla %4.1 ve %3.0'lık paylarla ilk on arasına girdi.

2019 yılında IGBT modül pazarının büyüklüğü 3.31 milyar ABD dolarıydı. Infineon %35.6'lık pazar payıyla birinci sırada yer alırken, ilk beş şirket toplamda %68.8'lik bir paya sahipti. Çin'de büyüyen önde gelen bir IGBT şirketi olan Star Semiconductor, son yıllarda hızla gelişerek ilk on arasına girdi. 2019 yılında %2.5'lik pazar payıyla sekizinci sırada yer aldı.

2019 yılında, bağımsız IGBT pazarının büyüklüğü 1.44 milyar ABD dolarıydı. Infineon %32.5'lik pazar payıyla birinci sırada yer aldı. İlk beş şirket toplamda %63.9'luk pazar payına sahipti. Çinli üretici Silan Micro ise %2.2'lik pazar payıyla ilk on arasına girdi.

2019 yılında, entegre güç yönetimi (IPM) pazarının büyüklüğü 1.59 milyar ABD dolarıydı. Japonya'nın Mitsubishi şirketi %32.7'lik pazar payıyla birinci sırada yer aldı. İlk beş şirket toplamda %76.9'luk bir paya sahipti. Çinli üreticiler Silan Microelectronics ve China Microelectronics sırasıyla %1.1 ve %0.8'lik pazar paylarıyla ilk on arasına girdi.

5.2 Çinli güç yarı iletken şirketleri hızla gelişiyor ve hızlı bir büyüme dönemine giriyor.

Çin, dünyanın en büyük güç yarı iletken pazarıdır. Önde gelen uluslararası şirketlerin gelirlerinin büyük bir kısmı Çin'den gelmektedir. Dal Technology ve NXP'yi örnek alırsak, gelirlerinin %50'sinden fazlası ve %40'ından fazlası Çin anakarasından gelmektedir. Çin, elektrikli araçlar konusunda da büyük bir ülkedir. Infineon'un IGBT'si, Çin elektrikli araç pazarının %60'ından fazlasını oluşturmaktadır. Görüldüğü gibi, ülkemizin güç yarı iletken pazarında büyük bir talep var ve yerli üreticilerin ithal ikamesi için çok büyük bir potansiyeli bulunmaktadır.

Çin'in IGBT kendi kendine yeterlilik oranı artmaya devam ediyor. Zhiyan Consulting verilerine göre, 2015 yılından bu yana ülkemizin IGBT kendi kendine yeterlilik oranı %10'u aşmış ve kademeli olarak artmıştır. Kendi kendine yeterlilik oranının 2015'teki %10.1'den 2020'de %18.4'e çıkması öngörülmektedir. Ülkemizin IGBT endüstrisi üretiminin 2024 yılında 78 milyon adede ulaşması, talebin yaklaşık 196 milyon adet olması ve kendi kendine yeterlilik oranının %40'a ulaşması beklenmektedir. Genel olarak, ülkemizin IGBT endüstrisinde arz ve talep arasında hala büyük bir açık bulunmaktadır ve "yerli ikame" gelecekte IGBT endüstrisinin önemli bir gelişim yönü olacaktır.

Orta ve üst düzey güç yarı iletken ürünleri, denizaşırı pazarlara bağımlıdır. BYD, Huawei, CRRC ve Sungrow gibi Çinli şirketler, dünyanın önde gelen güç yarı iletken müşterileridir. Ancak bu şirketler, güç yarı iletken tedariki için hala Infineon, Fuji Electric ve Mitsubishi Electric gibi denizaşırı tedarikçilere büyük ölçüde bağımlıdır. Çin, elektrikli ve hibrit araçlar için en büyük pazardır, ancak denizaşırı tedarik zincirleri hala Çin'deki çoğu sistem için güç yarı iletken modülleri sağlamaktadır. Küresel güç yarı iletken pazarında, orta ve üst düzey ürün üreticileri ağırlıklı olarak Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'da yoğunlaşmıştır. Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'daki güç yarı iletken üreticilerinin çoğu IDM (Entegre Tasarım Üreticisi) üreticisidir. Infineon, ON Semiconductor, STMicroelectronics, Mitsubishi, Toshiba vb. sektörün önde gelen şirketleridir. Tayvan, Çin de nispeten büyük bir güç yarı iletken üreticisidir. Üreticilerin çoğu Fabless (üretim tesisi olmayan) üreticidir ve ürünleri ağırlıklı olarak düşük segmentte yoğunlaşmıştır. Ülkemizin güç yarı iletken pazarı, küresel talebin yaklaşık %36'sını oluşturmaktadır. Lüks ürünler alanında, yaklaşık %80 oranında ithalata bağımlılık söz konusudur.

Çin'in güç yarı iletken endüstrisi hızla gelişiyor. Ülkemizin yarı iletken üreticileri ağırlıklı olarak IDM modeline dayanıyor ve üretim zinciri nispeten tamamlanmış durumda. Ürünler ağırlıklı olarak diyotlar, düşük voltajlı MOS cihazları ve tristörler gibi düşük seviyeli alanlarda yoğunlaşmış durumda. IGBT'ler de kademeli olarak atılımlar yapıyor. Üretim teknolojisi olgunlaşmış ve maliyet avantajlarına sahip. Sektördeki lider şirketlerin karlılığı, Tayvan ve Çin'deki üreticilere göre çok daha yüksek. Yeni enerji, elektrik enerjisi ve raylı ulaşım gibi yüksek seviyeli ürünler alanında ise sadece birkaç yerli üreticinin üretim kapasitesi bulunuyor. Yüksek seviyeli ürün pazarı ağırlıklı olarak Infineon, ON Semiconductor, Renesas ve Toshiba gibi Avrupa, Amerika ve Japon üreticileri tarafından tekelleştirilmiş durumda.

Şu anda, yerli ve yabancı IGBT pazarları hala ağırlıklı olarak yabancı şirketlerin elinde bulunuyor. Star Semiconductor öncülüğündeki yerli IGBT şirketleri hızla gelişiyor, endüstriyel kontrol, elektrikli araçlar, rüzgar enerjisi, fotovoltaik, elektrik ve yüksek hızlı tren alanlarında kademeli olarak atılımlar yapıyor ve pazar paylarını sürekli artırıyor. 2019 yılında, sevkiyat hacmine göre, Çin'de elektrikli araçlar için IGBT'lerde en büyük paya sahip şirket %49.3 ile Infineon olurken, onu %20 ile BYD (çoğunlukla kendi kendini destekliyor) ve %16.6 ile Star Semiconductor takip ediyor. Star Semiconductor, elektrikli araç IGBT alanında %90'ın üzerinde yüksek bir çip kendi kendine yeterlilik oranına sahip.

Ülkemdeki güç yarı iletken pazarında, yerli üreticiler düşük kaliteli ürünler alanında ithalatın yerine yerli ürünleri kullanmaya başladılar. Wingtech Technology tarafından satın alınan Nexperia, Star Semiconductor, China Resources Micro, Xinjie Neng, Lion Micro, China Microelectronics, Yangjie Technology, Silan Micro, Sanan Optoelectronics, Jiejie Microelectronics vb. şirketler sektörde yüksek kaliteli işletmelerdir, ancak pazar payları hala düşüktür.

6. Sektör liderleri konusunda iyimser.

Şu anda, yerli güç yarı iletken endüstrisi zinciri giderek mükemmelleşiyor ve teknoloji de atılımlar yapıyor. Çin, 2019 yılında küresel talebin %35.9'unu karşılayarak dünyanın en büyük güç yarı iletken tüketicisi konumunda ve büyüme oranı dünyadan önemli ölçüde daha yüksek. Gelecekte, yeni enerji (elektrikli araçlar, fotovoltaik, rüzgar enerjisi), endüstriyel kontrol, frekans dönüştürme ev aletleri, IoT ekipmanları vb. alanlardaki talep artışıyla birlikte, Çin'in talep büyüme oranının dünyadan daha yüksek olmaya devam edeceği ve sektörün istikrarlı bir şekilde büyüyeceği öngörülüyor. Yerli ikame konusunda ise, sektördeki lider firmalar olan Star Semiconductor, China Resources Micro, Hua Hong Semiconductor, Silan Micro, New Clean Energy, Leon Micro, Sanan Optoelectronics, Wingtech Technology ve CRRC Times Electric'e büyük umut bağlıyoruz.

Şirket telefon numarası: +86-0755-83044319
Faks: +86-0755-83975897
E-posta: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Yönetici Li

QQ: 332496225 Yönetici Qiu

Adres: Shenzhen, Longhua Yeni Bölgesi, Minzhi Caddesi No. 1079, Zhantao Teknoloji Binası, C Binası, Oda 809