सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) पॉवर डिव्हाइस मार्केटची लाट आणि दृष्टीकोन

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) पॉवर उपकरणे SiC म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या उत्कृष्ट सेमीकंडक्टर सामग्रीचा लाभ घेतात, जे पारंपारिक सिलिकॉन सामग्रीच्या तुलनेत अनेक प्रमुख फायदे देतात.

उच्च तापमान आणि व्होल्टेज अंतर्गत काम करणे, स्विचिंग दरम्यान ऊर्जेचा वापर कमी करणे आणि इलेक्ट्रॉनिक सिस्टीमची एकूण कार्यक्षमता वाढवणे यासारखे फायदे त्याच्या यशस्वी तांत्रिक कार्यक्षमतेमुळे होतात. SiC ची उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता देखील त्यास अत्यंत परिस्थितीत विश्वसनीयरित्या कार्य करण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे ते उच्च-शक्तीच्या अनुप्रयोगांसाठी योग्य बनते.

SiC उपकरणे वैविध्यपूर्ण आहेत आणि त्यात बायपोलर जंक्शन ट्रान्झिस्टर (BJTs), फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (FETs) आणि डायोड समाविष्ट आहेत, सर्व SiC सामग्रीची अद्वितीय वैशिष्ट्ये वाढवण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.

उच्च-कार्यक्षमता समाधानांच्या वाढत्या मागणीसह, नूतनीकरणक्षम ऊर्जा, पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑटोमोटिव्ह आणि दूरसंचार यासारख्या क्षेत्रांमध्ये SiC उपकरणे वाढत्या प्रमाणात लागू होत आहेत.विशेषत: ऑटोमोटिव्ह उद्योगात, जसे की वाहने अधिक विद्युतीकृत होत आहेत, विद्युत उर्जेचे व्यवस्थापन करणाऱ्या SiC उपकरणांची गरज वाढत आहे. उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन सिस्टमने सुसज्ज असलेल्या वाहनांना ड्रायव्हिंग रेंज ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी आणि वाहनाची कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी प्रगत उर्जा उपायांची आवश्यकता असते.

1. SiC मार्केट ग्रोथ ड्रायव्हर्स

सिलिकॉन कार्बाइड पॉवर डिव्हाइस मार्केटच्या वाढीस विविध घटक कारणीभूत आहेत. सर्वप्रथम, वर्धित पर्यावरणीय जागरूकता उद्योगांना पर्यावरणावरील प्रभाव कमी करण्यासाठी अधिक कार्यक्षम ऊर्जा उपाय शोधण्यास प्रवृत्त करत आहे, ज्यामुळे ऊर्जा-कार्यक्षम SiC उपकरणे विशेषतः आकर्षक बनतात.

याव्यतिरिक्त, नूतनीकरणक्षम ऊर्जा उद्योगाच्या विस्तारासाठी अधिक ऊर्जा उपकरणे आवश्यक आहेत जी कार्यक्षमतेने हाताळू शकतात आणि मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा रूपांतरित करू शकतात, जसे की सौर पॅनेल सेल आणि पवन टर्बाइन, ज्यामुळे SiC उपकरणांच्या सुधारित कार्यक्षमतेचा लक्षणीय फायदा होऊ शकतो.

इलेक्ट्रिक वाहनांची वाढती लोकप्रियता देखील पॉवर इलेक्ट्रॉनिक घटकांची मागणी वाढवते. 2030 पर्यंत, इलेक्ट्रिक वाहने आणि SiC मार्केट या दोन्हींमध्ये व्यापक वाढ होण्याचा अंदाज आहे.वर्तमान डेटा सूचित करतो की इलेक्ट्रिक वाहन बाजार 2030 पर्यंत कंपाऊंड वार्षिक वाढ दराने (CAGR) वाढेल, 2022 च्या तुलनेत 64 दशलक्ष युनिट्सची विक्री अपेक्षित आहे..

अशा दोलायमान बाजार वातावरणात, इलेक्ट्रिक वाहनांच्या वेगाने वाढणाऱ्या मागणीनुसार इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन सिस्टीम घटकांचा पुरवठा सुनिश्चित करणे महत्त्वाचे आहे. पारंपारिक सिलिकॉन-आधारित उत्पादनांच्या तुलनेत, SiC मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (MOSFETs) इलेक्ट्रिक वाहन पॉवर सिस्टममध्ये वापरले जातात (विशेषतः कन्व्हर्टर्स), DC-DC कन्व्हर्टर आणि ऑनबोर्ड चार्जर्स उच्च स्विचिंग फ्रिक्वेन्सी देऊ शकतात.

या कार्यक्षमतेतील फरक वाढीव कार्यक्षमता, लांब वाहन श्रेणी आणि बॅटरी क्षमता आणि थर्मल व्यवस्थापनातील एकूण खर्च कमी करण्यात योगदान देते. सेमीकंडक्टर उद्योगातील सहभागी, जसे की उत्पादक आणि डिझाइनर आणि ऑटोमोटिव्ह उद्योग ऑपरेटर हे मूल्य निर्माण करण्यासाठी आणि स्पर्धात्मक धार मिळविण्यासाठी इलेक्ट्रिक वाहनांच्या बाजारपेठेतील वाढत्या संधींचा फायदा घेण्यासाठी प्रमुख शक्ती म्हणून पाहिले जातात आणि त्यांना विद्युतीकरणाच्या युगात महत्त्वपूर्ण आव्हानांचा सामना करावा लागत आहे.

2.इलेक्ट्रिक वाहन डोमेनमधील ड्रायव्हर्स

सध्या, जागतिक सिलिकॉन कार्बाइड उपकरण उद्योग अंदाजे दोन अब्ज यूएस डॉलर्सच्या बाजारपेठेचे प्रतिनिधित्व करतो. 2030 पर्यंत, हा आकडा 11 ते 14 अब्ज यूएस डॉलरच्या दरम्यान वाढण्याची अपेक्षा आहे, 26% च्या अपेक्षित CAGR सह. इलेक्ट्रिक वाहनांच्या विक्रीतील स्फोटक वाढ, त्याच्या SiC सामग्रीसाठी इन्व्हर्टरच्या पसंतीसह, असे सूचित करते की इलेक्ट्रिक वाहन क्षेत्र भविष्यात SiC पॉवर उपकरणाच्या मागणीपैकी 70% शोषून घेईल. इलेक्ट्रिक वाहनांची तीव्र भूक असलेल्या चीनने देशांतर्गत इलेक्ट्रिक वाहन निर्मिती उद्योगाच्या सिलिकॉन कार्बाइडच्या मागणीपैकी 40% भाग घेणे अपेक्षित आहे.

विशेषत: इलेक्ट्रिक वाहनांच्या (EVs) क्षेत्रात, बॅटरी इलेक्ट्रिक व्हेइकल्स (BEVs), हायब्रिड इलेक्ट्रिक व्हेइकल्स (HEVs), किंवा प्लग-इन हायब्रिड इलेक्ट्रिक व्हेइकल्स (PHEV), तसेच व्होल्टेज सारख्या विविध प्रणोदन प्रणाली 400 व्होल्ट किंवा 800 व्होल्टचे स्तर, फायदे आणि SiC ऍप्लिकेशनची व्याप्ती निर्धारित करतात. 800 व्होल्ट्सवर चालणाऱ्या शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहन पॉवर सिस्टीममध्ये त्यांच्या कमाल कार्यक्षमतेचा पाठपुरावा केल्यामुळे SiC-आधारित इन्व्हर्टरचा अवलंब करण्याची अधिक शक्यता असते.

2030 पर्यंत, एकूण ईव्ही उत्पादनात शुद्ध इलेक्ट्रिक मॉडेल्सचा वाटा 75% असेल, असा अंदाज आहे, 2022 मध्ये 50% वरून.. HEVs आणि PHEV ने उर्वरित 25% बाजारातील हिस्सा व्यापण्याची अपेक्षा आहे. त्या वेळी, 800-व्होल्ट पॉवर सिस्टमचा बाजार प्रवेश दर 50% पेक्षा जास्त असेल असा अंदाज आहे, तर 2022 मध्ये हा आकडा 5% पेक्षा कमी होता.

स्पर्धात्मक बाजार संरचनेच्या दृष्टीने, SiC डोमेनमधील प्रमुख खेळाडू अनुलंब एकात्मिक मॉडेलला पसंती देतात, हा ट्रेंड सध्याच्या बाजाराच्या एकाग्रतेद्वारे समर्थित आहे.सध्या, बाजारातील अंदाजे 60%-65% हिस्सा काही आघाडीच्या कंपन्यांद्वारे नियंत्रित केला जातो. 2030 पर्यंत, चीनी बाजाराने SiC पुरवठा डोमेनमध्ये आपले अग्रगण्य स्थान कायम राखणे अपेक्षित आहे.

3.6-इंच ते 8-इंच युग

सध्या, चीनमधील सुमारे 80% SiC वेफर्स आणि 95% पेक्षा जास्त उपकरणे परदेशी उत्पादकांकडून पुरवली जातात. वेफर्सपासून उपकरणांमध्ये उभ्या एकत्रीकरणामुळे 5%-10% ची उत्पादन वाढ आणि 10%-15% ची नफ्यात सुधारणा होऊ शकते.

सध्याचे संक्रमण हे 6-इंच वेफर्स तयार करण्यापासून 8-इंच वेफर्स वापरण्याकडे बदल आहे. या सामग्रीचा अवलंब 2024 किंवा 2025 च्या आसपास सुरू होण्याची अपेक्षा आहे आणि 2030 पर्यंत 50% बाजारपेठेतील प्रवेश दर गाठण्याची अपेक्षा आहे. युनायटेड स्टेट्स मार्केट 2024 आणि 2025 दरम्यान 8-इंच वेफर्सचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन सुरू करेल असा अंदाज आहे.

उत्पादनाच्या कमी प्रमाणामुळे सुरुवातीला उच्च किमती असूनही, उत्पादन प्रक्रियेतील प्रगती आणि नवीन तंत्रज्ञानाचा अवलंब केल्यामुळे 8-इंच वेफर्समध्ये पुढील दशकात प्रमुख उत्पादकांमध्ये कमी असमानता दिसण्याची अपेक्षा आहे. परिणामी, 8-इंच वेफर्सच्या उत्पादनाची मात्रा बाजारपेठेतील मागणी आणि किमतीतील स्पर्धा पूर्ण करण्यासाठी वेगाने वाढेल, तसेच मोठ्या वेफरच्या आकारात सुधारणा करून खर्चात बचतही होईल असा अंदाज आहे.

तथापि, सिलिकॉन कार्बाइड पॉवर डिव्हाइस मार्केटच्या भविष्यासाठी व्यापक संभावना असूनही, त्याच्या वाढीचा मार्ग आव्हाने आणि संधींनी भरलेला आहे. या बाजाराची जलद वाढ ऊर्जा कार्यक्षमता, तांत्रिक प्रगती, अनुप्रयोग कार्यक्षमतेत वाढ आणि पर्यावरणीय स्थिरतेवर वाढत्या महत्त्वावर जागतिक भर देण्यास कारणीभूत आहे.

4.आव्हाने आणि संधी

संपूर्ण मूल्य शृंखलामध्ये भरपूर संधी उपलब्ध करून देणाऱ्या इलेक्ट्रिक वाहनांच्या मागणीतील सततच्या वाढीमुळे SiC च्या वाढीचा वेग वाढला आहे. हे उदयोन्मुख तंत्रज्ञान हळूहळू पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगाच्या लँडस्केपला आकार देत आहे, पारंपारिक सिलिकॉन-आधारित उपकरणांपेक्षा लक्षणीय फायदे मिळवून देत आहे.

इलेक्ट्रिक वाहनांचा वेगवान प्रसार आणि या वाढत्या बाजारपेठेतील SiC ची महत्त्वपूर्ण भूमिका याने संपूर्ण उद्योग साखळीतील सर्व सहभागींवर खोलवर प्रभाव टाकला आहे. या संस्थांसाठी, सतत विकसित होत असलेल्या SiC मार्केटमधील त्यांचे स्थान विविध घटकांचा विचार करणे आवश्यक आहे. आजचे सेमीकंडक्टर मार्केट अधिक परिपक्व आहे, मार्केट डायनॅमिक्सला जलद प्रतिसाद क्षमता आहे.

या परिस्थितीत, उद्योगातील सर्व कंपन्यांना बदलांचे सतत निरीक्षण आणि लवचिक धोरण समायोजनाचा फायदा होऊ शकतो. घातांकीय वाढ असूनही, SiC बाजार अजूनही उच्च उत्पादन खर्च आणि उत्पादन गुंतागुंत यासारख्या आव्हानांना तोंड देत आहे जे मोठ्या प्रमाणावर अनुप्रयोगाची क्षमता मर्यादित करते. तथापि, संशोधन आणि विकासामध्ये चालू असलेले नावीन्य आणि गुंतवणूक खर्च कमी करण्यास आणि उपकरणांचे वितरण वाढविण्यात योगदान देते.

पुरवठा शृंखला SiC साठी आणखी एक आव्हान सादर करते, उपकरण पुरवठ्यापासून वेफर उत्पादनापर्यंत आणि सिस्टम इंटिग्रेशनपर्यंत. या टप्प्यांमधील कोणताही दुवा, भू-राजकीय किंवा पुरवठा सुरक्षेच्या कारणांमुळे, अधिक अनुकूल खरेदी धोरणांची पुनर्रचना करणे आवश्यक आहे.

संधीच्या आघाडीवर, डिजिटायझेशन, आर्टिफिशियल इंटेलिजन्स आणि इंटरनेट ऑफ थिंग्ज यासारख्या उदयोन्मुख तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीसह, अधिक प्रगत उर्जा उपायांसाठी बाजारपेठेतील मागणी सतत वाढत आहे, ज्यामध्ये SiC पॉवर उपकरणे महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावत आहेत.SiC तंत्रज्ञानाची सतत प्रगती पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगाच्या भविष्याला आकार देणारी, अनेक क्षेत्रांमध्ये व्यापक प्रभाव पाडेल. त्याच बरोबर, तांत्रिक नवकल्पना आणि खर्चात कपात यामुळे SiC तंत्रज्ञान अधिक सुलभ होईल, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉनिक्स मार्केटमध्ये त्याच्या व्यापक वापराचा मार्ग मोकळा होईल..**