SiC正成为储能领域主流,相关行业是否即将迎来爆发?

科技电力不缺一 2024-05-07 04:48:05

近年来,随着储能系统的迅速发展,SiC(碳化硅)作为一种宽禁带半导体材料备受瞩目。相比传统的硅基绝缘栅双极型晶体管(IGBT),SiC具有更低的导通电阻和开关损耗,以及更高的击穿电压和耐高温性能。这使得SiC在高压、高频、高效能应用中表现出明显的优势。

SiC需求大增

目前,全球碳化硅器件领域约占有两十亿美金的市场规模,而根据预测,到了2030年,这一数字有望飙升至110亿至140亿美元,年复合增长率可达26%。电动汽车销量的爆发式增长,加上其逆变器对SiC材料的偏好,预示着将来电动汽车领域将吸纳SiC功率器件需求的70%。其中,中国对电动汽车的渴望最为旺盛,预计将推动国内电动汽车制造业中约40%的碳化硅需求。

特别是在电动汽车领域,动力系统的种类、电池电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)或插电式混合动力电动汽车(PHEV),以及400伏或800伏的电压等级,都在决定SiC应用的优势及其普及程度。800伏的纯电动汽车动力系统,因其对效率的极致追求,更可能采纳基于SiC的逆变器。

预计到2030年,纯电动车型将在电动汽车总产量中占比达到75%,相比之下2022年这一数字为50%。而HEV和PHEV将占据剩余的25%市场份额。届时,800伏动力系统的市场普及率预计将超过50%,而在2022年,这个数字还不到5%。

在市场竞争格局上,SiC领域的主要玩家倾向于垂直整合模式,而市场集中度的现状也印证了这一趋势。目前,市场大约60%-65%的份额被数家领先企业所控制。预计到2030年,中国市场将继续保持其SiC供应领域的领先地位。

设备市场将迎来新爆发

设备制造商正在各个地区建设设施。碳化硅晶圆生产虽然重要但有限,但已大幅扩张,尤其是在中国,从而引发了大量设备订单。2023年,超过1/3的SiC晶圆和外延片市场被中国企业占领。这与中国的设备能力相符:截至2024年,多家中国PVT和HTCVD厂商活跃。随着价值链向设备的转移,中国的设备供应尚未自给自足。因此,中国设备厂商要想获得市场份额仍需要时间。

Yole 的 Taha Ayari 表示:“截至 2024 年,生产 SiC 晶圆的主要方法是 PVT(物理气相传输),市场规模将超过 20 亿美元。对于晶圆生产至关重要的 SiC 粉末市场预计将超过美国到2029年将达到3600万美元。PVT 工具和粉末市场主要由确保内部质量的参与者垄断和控制。”

SiC 的独特性能需要专门的制造工具和生产线来处理功率 SiC 器件。

预计从 2024 年到 2029 年,外延设备市场将累计产生 43 亿美元的收入,而 SiC 离子注入机市场预计同期将产生 49 亿美元的收入。

扩散炉和热氧化机械等设备预计在未来五年内将产生 14 亿美元的收入。M&I(计量与检测)工具对于检测 SiC 晶圆/外延晶圆和器件加工过程中的缺陷至关重要,预计2024年至2029年累计收入将达到 57 亿美元。

有助于扩大SiC市场的其他工具包括老化测试、图案化、晶圆键合、减薄和CMP工具。

至于工具制造商的情况,每一步都会有所不同。例如,SiC 离子注入机和退火工具供应商市场与已确定的领先参与者更加整合,而蚀刻工具供应商格局仍在不断发展,因为许多参与者试图占领更高的市场份额。

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