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L’essor et les perspectives du marché des dispositifs électriques en carbure de silicium (SiC)

2024-05-08

Les dispositifs d'alimentation en carbure de silicium (SiC) exploitent un matériau semi-conducteur supérieur appelé SiC, qui offre plusieurs avantages importants par rapport aux matériaux en silicium conventionnels.

Les avantages proviennent de ses performances techniques révolutionnaires, telles que le travail à des températures et des tensions plus élevées, la réduction de la consommation d'énergie lors de la commutation et l'amélioration de l'efficacité globale des systèmes électroniques. L'excellente stabilité thermique du SiC lui permet également de fonctionner de manière fiable dans des conditions extrêmes, ce qui le rend bien adapté aux applications à forte puissance.

Les dispositifs SiC sont divers et comprennent des transistors à jonction bipolaire (BJT), des transistors à effet de champ (FET) et des diodes, tous conçus pour maximiser les caractéristiques uniques du matériau SiC.

Les dispositifs SiC sont de plus en plus utilisés dans des secteurs tels que les énergies renouvelables, l'électronique de puissance, l'automobile et les télécommunications, avec une demande croissante de solutions hautes performances.Dans l’industrie automobile en particulier, à mesure que les véhicules deviennent de plus en plus électrifiés, le besoin de dispositifs SiC gérant l’énergie électrique augmente. Par exemple, les véhicules équipés de systèmes de propulsion électrique nécessitent des solutions d’alimentation avancées pour optimiser l’autonomie et améliorer les performances du véhicule.


1. Moteurs de croissance du marché SiC


Divers facteurs stimulent la croissance du marché des dispositifs électriques en carbure de silicium. Premièrement, une conscience environnementale accrue incite les industries à rechercher des solutions énergétiques plus efficaces pour minimiser l’impact sur l’environnement, ce qui rend les dispositifs SiC économes en énergie particulièrement attrayants.

De plus, l'expansion du secteur des énergies renouvelables nécessite davantage d'équipements électriques capables de gérer et de convertir efficacement de grandes quantités d'énergie, tels que des cellules de panneaux solaires et des éoliennes, qui pourraient bénéficier de manière significative de l'efficacité améliorée des dispositifs SiC.

La popularité croissante des véhicules électriques stimule également la demande de composants électroniques de puissance. D’ici 2030, les véhicules électriques et le marché du SiC devraient connaître une croissance généralisée.Les données actuelles suggèrent que le marché des véhicules électriques montera en flèche selon un taux de croissance annuel composé (TCAC) jusqu'en 2030, le volume des ventes devant atteindre 64 millions d'unités, soit quatre fois celui de 2022..

Dans un environnement de marché aussi dynamique, il est crucial de garantir que l’approvisionnement en composants du système de propulsion électrique puisse suivre le rythme de la demande croissante de véhicules électriques. Par rapport aux produits traditionnels à base de silicium, les transistors à effet de champ (MOSFET) SiC à oxyde métallique utilisés dans les systèmes d'alimentation des véhicules électriques (en particulier les convertisseurs), les convertisseurs DC-DC et les chargeurs embarqués peuvent offrir des fréquences de commutation plus élevées.

Cette différence de performances contribue à une efficacité accrue, à une autonomie plus longue du véhicule et à la réduction des coûts globaux en matière de capacité de batterie et de gestion thermique. Les acteurs de l'industrie des semi-conducteurs, tels que les fabricants et les concepteurs, ainsi que les opérateurs de l'industrie automobile, sont considérés comme des forces clés pour saisir les opportunités croissantes du marché des véhicules électriques afin de créer de la valeur et d'acquérir un avantage concurrentiel, et ils sont confrontés à des défis importants à l'ère de l'électrification.


2.Conducteurs dans le domaine des véhicules électriques


Actuellement, l’industrie mondiale des dispositifs en carbure de silicium représente un marché d’environ deux milliards de dollars américains. D’ici 2030, ce chiffre devrait atteindre entre 11 et 14 milliards de dollars américains, avec un TCAC attendu de 26 %.. La croissance explosive des ventes de véhicules électriques, associée à la préférence de son onduleur pour les matériaux SiC, suggère que le secteur des véhicules électriques absorbera 70 % de la demande de dispositifs électriques SiC à l'avenir. La Chine, avec son fort appétit pour les véhicules électriques, devrait générer environ 40 % de la demande de carbure de silicium de l’industrie nationale de fabrication de véhicules électriques.

Dans le domaine des véhicules électriques (VE) en particulier, la variété des systèmes de propulsion, tels que les véhicules électriques à batterie (BEV), les véhicules électriques hybrides (HEV) ou les véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV), ainsi que la tension des niveaux de 400 volts ou 800 volts déterminent les avantages et l’étendue de l’application du SiC. Les systèmes d’alimentation des véhicules électriques purs fonctionnant à 800 volts sont plus susceptibles d’adopter des onduleurs basés sur SiC en raison de leur recherche d’une efficacité maximale.


D’ici 2030, on prévoit que les modèles purement électriques représenteront 75 % de la production totale de véhicules électriques, contre 50 % en 2022.. Les HEV et les PHEV devraient occuper les 25 % restants de part de marché. À cette époque, le taux de pénétration du marché des systèmes électriques de 800 volts devrait dépasser 50 %, alors que ce chiffre était inférieur à 5 % en 2022.

En termes de structure concurrentielle du marché, les principaux acteurs du domaine SiC ont tendance à privilégier un modèle verticalement intégré, une tendance soutenue par la concentration actuelle du marché.À l’heure actuelle, environ 60 à 65 % de la part de marché est contrôlée par quelques sociétés leaders. D’ici 2030, le marché chinois devrait maintenir sa position de leader dans le domaine de l’approvisionnement en SiC..


3.De l’ère 6 pouces à 8 pouces


Actuellement, environ 80 % des plaquettes SiC chinoises et plus de 95 % des appareils sont fournis par des fabricants étrangers. L'intégration verticale des plaquettes aux appareils peut entraîner une augmentation de la production de 5 à 10 % et une amélioration de la marge bénéficiaire de 10 à 15 %.

La transition actuelle consiste à passer de la fabrication de tranches de 6 pouces à l'utilisation de tranches de 8 pouces. L’adoption de ce matériau devrait commencer vers 2024 ou 2025 et devrait atteindre un taux de pénétration du marché de 50 % d’ici 2030. Le marché américain devrait également démarrer la production en série de tranches de 8 pouces entre 2024 et 2025.

Malgré des prix initialement plus élevés en raison de la baisse des volumes de production, les tranches de 8 pouces devraient voir les disparités se réduire entre les principaux fabricants au cours de la prochaine décennie, grâce aux progrès des processus de fabrication et à l'adoption de nouvelles technologies. Par conséquent, les volumes de production de tranches de 8 pouces devraient augmenter rapidement pour répondre à la demande du marché et à la concurrence en matière de prix, tout en réalisant des économies grâce à la mise à niveau vers des tranches de plus grande taille.

Cependant, malgré les vastes perspectives d’avenir du marché des dispositifs électriques en carbure de silicium, son chemin de croissance est rempli de défis et d’opportunités. La croissance rapide de ce marché est attribuable à l’accent mis à l’échelle mondiale sur l’amélioration de l’efficacité énergétique, le progrès technologique, l’amélioration des performances des applications et l’importance croissante accordée à la durabilité environnementale.


4.Défis et opportunités



La trajectoire de croissance du SiC est alimentée par l’augmentation continue de la demande de véhicules électriques, offrant une multitude d’opportunités tout au long de la chaîne de valeur. Cette technologie émergente remodèle progressivement le paysage de l’industrie de l’électronique de puissance, offrant des avantages significatifs par rapport aux dispositifs traditionnels à base de silicium.

La prolifération rapide des véhicules électriques et le rôle crucial du SiC sur ce marché en plein essor ont profondément influencé tous les acteurs de l’ensemble de la chaîne industrielle. Pour ces entités, leur positionnement sur le marché du SiC en constante évolution nécessite la prise en compte de divers facteurs. Le marché actuel des semi-conducteurs est plus mature et peut réagir rapidement à la dynamique du marché..

Dans ces circonstances, toutes les entreprises du secteur peuvent bénéficier d’une surveillance continue des changements et d’ajustements flexibles de leur stratégie. Malgré sa croissance exponentielle, le marché du SiC est toujours confronté à des défis tels que des coûts de production élevés et des complexités de fabrication qui limitent son potentiel d'application à grande échelle. Cependant, l'innovation et les investissements continus dans la recherche et le développement contribuent à la réduction des coûts et à l'augmentation de la distribution des appareils.

La chaîne d'approvisionnement présente un autre défi pour SiC, depuis la fourniture de dispositifs jusqu'à la production de plaquettes, en passant par l'intégration de systèmes. Tout lien entre ces étapes pourrait, pour des raisons géopolitiques ou de sécurité d’approvisionnement, nécessiter la refonte de stratégies d’approvisionnement plus adaptables.

Sur le plan des opportunités, avec l'avancement des technologies émergentes telles que la numérisation, l'intelligence artificielle et l'Internet des objets, la demande du marché pour des solutions d'alimentation plus avancées ne cesse de croître, les dispositifs d'alimentation SiC jouant un rôle central.La progression continue de la technologie SiC exercera une influence étendue dans de nombreux secteurs, façonnant l’avenir de l’industrie de l’électronique de puissance. Simultanément, l'innovation technologique et la réduction des coûts rendront la technologie SiC plus accessible, ouvrant la voie à son application plus large sur le marché de l'électronique..**




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