รายงานเชิงลึกของอุตสาหกรรม IGBT-: แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยี IGBT

1. IGBT: อุปกรณ์หลักในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

IGBT เรียกว่า "CPU" ของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

IGBT มีประสิทธิภาพโดยรวมที่ยอดเยี่ยม IGBT รู้จักกันในชื่อทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เกตแบบหุ้มฉนวน ซึ่งประกอบด้วยหลอดเอฟเฟกต์เกตแบบหุ้มฉนวนและทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์สองส่วน ทั้งสองส่วนมีความต้านทานอินพุตสูง MOSFET กำลังควบคุมขนาดเล็ก วงจรขับเคลื่อนนั้นง่าย ความเร็วในการสลับที่รวดเร็ว และ BJT บน- สถานะปัจจุบันมีขนาดใหญ่ แรงดันการนำไฟฟ้าลดลง ข้อดีของการสูญเสียต่ำ คือกำลัง เซมิคอนดักเตอร์หนึ่งในทิศทางหลักของการพัฒนาในอนาคต

ด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม IGBT มีแอปพลิเคชันดาวน์สตรีมที่หลากหลาย

IGBT ได้กลายเป็นตัวเลือกแรกสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังปานกลางและสูง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังความถี่ปานกลางและความถี่ต่ำ เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง วงจรขับเคลื่อนแบบธรรมดา และพื้นที่การทำงานที่ปลอดภัยที่กว้าง ในช่วงความถี่การทำงานที่ต่ำกว่า 105Hz IGBT ที่ใช้ซิลิคอน-เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังที่ต้องการ โดยมีช่วงกำลังไม่กี่กิโลวัตต์ถึงสิบเมกะวัตต์ การใช้งานทั่วไป ได้แก่ การควบคุมทางอุตสาหกรรม (ตัวแปลงความถี่ เครื่องเชื่อมอินเวอร์เตอร์ เครื่องสำรองไฟฟ้า ฯลฯ) รถยนต์พลังงานใหม่ (ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าหลัก OBC เครื่องปรับอากาศ พวงมาลัย ฯลฯ ); การผลิตพลังงานไฟฟ้าใหม่ (อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ตัวแปลงกังหันลม) อินเวอร์เตอร์สินค้าสีขาว (IPM); การขนส่งทางรถไฟ (เครื่องแปลงแรงดึง); และการผลิตไฟฟ้า (เครื่องแปลงกังหันลม) - การขนส่งทางรถไฟ (เครื่องแปลงแรงดึง); สมาร์ทกริด ฯลฯ

แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยี IGBT

จากมุมมองของโครงสร้างประตูหน้า โครงสร้างได้มีประสบการณ์ในการวิวัฒนาการจากประตูระนาบไปจนถึงประตูร่องลึก และประตูร่องลึกขนาดเล็ก-ใหม่ล่าสุด และชิป IGBT หลักในตลาดปัจจุบันถูกครอบงำด้วยประตูร่องลึก การพัฒนาโครงสร้างเกตจากระนาบไปจนถึงร่องลึกก้นสมุทรมีส่วนช่วยในการเพิ่มความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า ลด-แรงดันไฟฟ้าตกของรัฐ ลดขนาดของเซลล์ และลดต้นทุนการผลิต

จากมุมมองของโครงสร้างตัวถัง มีวิวัฒนาการมาสามรุ่นแล้ว ตั้งแต่ประเภท Punch Through (PT, Punch Through) ไปจนถึงประเภท Non-Punch Through (NPT, Non-Punch Through) ไปจนถึงประเภท Field Stop (FS, Field Stop)

ด้วยการทำซ้ำของเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของชิป IGBT ได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างต่อเนื่อง นับตั้งแต่การทำซ้ำครั้งแรกสุดของ Planar Punch-Through (PT) ไปจนถึง Field Stop ประตูร่องลึกที่ดีในปี 2018 ดัชนีทางเทคนิคของชิป IGBT เช่น พื้นที่ชิป ความกว้างของเส้นกระบวนการ -สถานะแรงดันไฟฟ้าตก เวลาปิด- และการสูญเสียพลังงาน ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง

2. พื้นที่: พลังงานใหม่และความต้องการ IGBT ที่ขับเคลื่อนอื่นๆ ยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง

ขนาดตลาด IGBT ทั่วโลกเกิน 6.6 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ

ขนาดตลาด IGBT ทั่วโลกยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง โดยขณะนี้มีมูลค่าเกิน 6.6 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ตามข้อมูลขององค์กรวิจัย Omdia ขนาดตลาด IGBT ทั่วโลกในช่วงเกือบทศวรรษที่ผ่านมาเพื่อรักษาการเติบโตอย่างยั่งยืน จาก 3.2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2012 เป็น 6.6 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2020 อัตราการเติบโตแบบทบต้นในช่วงแปด-ปีอยู่ที่ประมาณ 10% ทั่วโลก การควบคุมทางอุตสาหกรรมและยานพาหนะพลังงานใหม่เป็นพื้นที่ปลายน้ำสองแห่งที่มีสัดส่วนความต้องการ IGBT มากที่สุด ความต้องการขั้นปลาย (ข้อมูลปี 2560) การควบคุมอุตสาหกรรมเป็นตลาดความต้องการที่ใหญ่ที่สุดสำหรับ IGBT โดยมีส่วนแบ่งความต้องการ 37% รถยนต์พลังงานใหม่ติดอันดับตลาดใหญ่เป็นอันดับสอง โดยมีส่วนแบ่งความต้องการ 28% ตามมาด้วยตลาดการผลิตพลังงานไฟฟ้าใหม่และตลาดสินค้าอุปโภคบริโภคแบบอินเวอร์เตอร์ โดยมีส่วนแบ่งความต้องการ 9% และ 8% ตามลำดับ

ขนาดตลาด IGBT ของจีนคิดเป็นเกือบ 40% ของโลกและมีอัตราการเติบโตที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

ขนาดตลาด IGBT ของจีนเติบโตอย่างรวดเร็ว และในปี 2019 มีมูลค่าเกิน 15 พันล้านหยวน จากข้อมูลของ Wisdom Research Consulting ขนาดตลาด IGBT ของจีนเติบโตอย่างรวดเร็ว จาก 6 พันล้านหยวนในปี 2555 เป็น 15.5 พันล้านหยวนในปี 2562 โดยมีอัตราการเติบโตแบบทบต้นประมาณ 15% เมื่อเทียบกับอัตราการเติบโตของขนาดตลาด IGBT ทั่วโลกที่สูงกว่า

การควบคุมทางอุตสาหกรรม: IGBT ต้องการดิสก์พื้นฐาน อนาคตจะตระหนักถึงการเติบโตอย่างต่อเนื่อง

IGBT เป็นองค์ประกอบหลักของอุตสาหกรรมการควบคุมทางอุตสาหกรรมและการจ่ายไฟแบบดั้งเดิม เช่น อินเวอร์เตอร์ เครื่องเชื่อมอินเวอร์เตอร์ แหล่งจ่ายไฟของ UPS และการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ใช้กันมากที่สุดในด้านอินเวอร์เตอร์ควบคุมอุตสาหกรรม เช่น อินเวอร์เตอร์เป็นแรงดันไฟฟ้าคงที่ ความถี่คงที่เป็นแรงดันไฟฟ้าและความถี่สามารถเปลี่ยนอุปกรณ์ได้ ซึ่งโดยปกติจะเป็นส่วนเรียงกระแส ส่วนกรอง ส่วนอินเวอร์เตอร์ วงจรเบรก วงจรขับเคลื่อน และวงจรตรวจจับ เป็นต้น IGBT มักจะใช้ในวงจรอินเวอร์เตอร์และวงจรเบรกในอินเวอร์เตอร์ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ในการประยุกต์อินเวอร์เตอร์ วงจร อินเวอร์เตอร์อาศัย IGBT ภายในเพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าและความถี่ของแหล่งจ่ายไฟเอาท์พุต

ยานพาหนะพลังงานใหม่: ตลาดที่เพิ่มขึ้นที่สำคัญที่สุดสำหรับ IGBT

IGBT เป็นส่วนประกอบหลักของรถยนต์พลังงานใหม่ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์พลังงานใหม่ และมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพของยานพาหนะทั้งหมด การใช้งานหลักของ IGBT ในยานพาหนะพลังงานใหม่ ได้แก่ ตัวควบคุมมอเตอร์ -เครื่องชาร์จออนบอร์ด (OBC) เครื่องปรับอากาศในรถยนต์ และแท่นชาร์จ DC สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่

การผลิตพลังงานไฟฟ้าใหม่: IGBT มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม

การผลิตพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับโครงข่ายผ่านอินเวอร์เตอร์ PV และ IGBT เป็นส่วนประกอบหลักของอินเวอร์เตอร์ PV อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นหนึ่งในอุปกรณ์สำคัญในระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และบทบาทของมันคือการแปลงไฟฟ้ากระแสตรงที่สร้างจากการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่ตรงตามข้อกำหนดด้านคุณภาพไฟฟ้าของระบบโครงข่ายไฟฟ้า และ IGBT เป็นองค์ประกอบหลักของอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

สินค้าสีขาวของอินเวอร์เตอร์: เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านของอินเวอร์เตอร์ยังเป็นแอปพลิเคชั่นที่สำคัญของ IGBT

อัตราการเจาะสินค้าสีขาวอินเวอร์เตอร์ของจีนเพิ่มขึ้น ยอดขายสินค้าสีขาวที่สำคัญสามรายการของจีนในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีเสถียรภาพที่ 300 ล้านด้านบนและด้านล่าง และด้วยการปรับปรุงข้อกำหนดการประหยัดพลังงานและการลดการปล่อยก๊าซ อัตราการแปลงความถี่สินค้าสีขาวของจีนเพิ่มขึ้นตามข้อมูลออนไลน์ของอุตสาหกรรมในปี 2021 อัตราการแปลงความถี่ของเครื่องปรับอากาศ ตู้เย็น และเครื่องซักผ้าเป็น 68%, 34% และ 46% ตามลำดับ และอนาคตจะได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม

การขนส่งทางรถไฟ: IGBT เป็นอุปกรณ์หลักในการขับเคลื่อนการขนส่งทางรถไฟ

เทคโนโลยีไดรฟ์ AC เป็นทางเลือกหลักและเทคโนโลยีหลักของระบบขับเคลื่อนระบบรางขนส่งมวลชนสมัยใหม่ หลักการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ: ยานพาหนะผ่านเครื่องแพนโทกราฟจากเครือข่ายหน้าสัมผัสเพื่อรับพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับสูง-เฟสเดียว- ส่งไปยังหม้อแปลงฉุดของยานพาหนะเพื่อลดแรงดันไฟฟ้า จากนั้นแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรงผ่านเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า จากนั้นอินเวอร์เตอร์จะถูกแปลงจากไฟฟ้ากระแสตรงเป็น FM- ที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้า AC เฟสสาม- และสุดท้ายก็ส่งไปยังมอเตอร์ฉุด AC กระบวนการทั้งหมดประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงที่สลับกัน - โดยตรง - ข้อดีของการส่งผ่าน AC: (1) ประสิทธิภาพการยึดเกาะและการเบรกที่ดี; (2) ตัวประกอบกำลังสูง การรบกวนฮาร์มอนิกมีขนาดเล็ก (3) กำลังมอเตอร์ ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานสูง (4) ประสิทธิภาพไดนามิกที่ดีและการใช้การยึดเกาะ

3. รูปแบบ: การผูกขาดจากต่างประเทศมีความเข้มข้นสูง การทดแทนภายในประเทศยังคงเร่งตัวขึ้น

อุตสาหกรรม IGBT มีอุปสรรคในการเข้าสู่ตลาดสูง

จากมุมมองของการเข้าสู่อุตสาหกรรม เกณฑ์การเข้าสู่อุตสาหกรรม IGBT นั้นสูงมาก โดยรวมแล้ว อุปสรรคของอุตสาหกรรม IGBT ในการเข้าสู่สามด้าน ตามลำดับ สำหรับอุปสรรคทางเทคนิค อุปสรรคด้านตลาด และอุปสรรคทางการเงิน ในที่นี้เราจะมุ่งเน้นไปที่สองประเด็นแรก

อุปสรรคทางเทคนิค: การเชื่อมโยงเทคโนโลยี IGBT รวมถึงการออกแบบและการผลิตชิป IGBT และการออกแบบและผลิตโมดูล (1) ชิป IGBT ต้องทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีกระแสสูง- กระแสสูง - แรงดันสูง และความถี่สูง - ความน่าเชื่อถือของชิปนั้นมีข้อกำหนดสูง ในเวลาเดียวกัน การออกแบบชิปควรตรวจสอบให้แน่ใจด้วยว่า-การเปิดและปิด-ความต้านทานการลัดวงจร- และ-การปิดแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง ดังนั้นข้อกำหนดการวิจัยและพัฒนาชิป IGBT จึงสูงมาก การออกแบบและการปรับพารามิเตอร์และการเพิ่มประสิทธิภาพจึงมีความพิเศษและซับซ้อนมาก โดยที่อุตสาหกรรมจำนวนมากรู้วิธีสะสม (2) การเชื่อมโยงการผลิตชิป IGBT ยังมีความยากในระดับสูง ในด้านหนึ่ง ด้านหลังของชิป IGBT นั้นยากกว่า ในทางกลับกัน โหมด IDM ของกำลังการผลิต-ที่สร้างขึ้นเองนั้นต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก และโหมด Fabless จำเป็นต้องเกิดขึ้นจริงด้วยเทคโนโลยีการหล่อและกระบวนการที่เจาะลึกของการบูรณาการ (3) โมดูล เนื่องจากการรวมโมดูลในระดับสูง และทำงานใน-กระแสไฟฟ้าแรงสูง-แรงดันไฟฟ้า สูง-อุณหภูมิสูง และสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอื่นๆ ดังนั้นในการออกแบบโมดูลและกระบวนการผลิตเพื่อให้โมดูลต้องได้รับการพิจารณาในเวลาเดียวกัน ฉนวน แรงดันไฟฟ้า การกระจายความร้อน และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า และปัจจัยอื่นๆ อีกมากมาย เพื่อให้ตระหนักถึงความน่าเชื่อถือ ความเสถียร และความสม่ำเสมอสูงของผลิตภัณฑ์โมดูล IGBT จึงต้องอาศัยประสบการณ์ในอุตสาหกรรมมายาวนานด้วย

อุปสรรคทางการตลาด: IGBT เป็นอุปกรณ์หลักของผลิตภัณฑ์แอปพลิเคชันขั้นปลาย ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ IGBT ความน่าเชื่อถือ และความเสถียรมีผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นปลาย เป็นผลให้ลูกค้ามีรอบการทดสอบการตรวจสอบที่ยาวนานและมีค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนสูงเมื่อนำเข้า IGBT ดังนั้นลูกค้ามักจะระมัดระวังและระมัดระวังในการเลือก IGBT มากกว่า และเมื่อเลือกแล้วให้ทำการเปลี่ยนแปลงและทดแทนพินัยกรรมก็ไม่แข็งแกร่ง

รูปแบบ: IGBT มีอุปสรรคสูงต่อการก่อตัวของรูปแบบการผูกขาดจากต่างประเทศจำนวนเล็กน้อย

ปัจจุบันตลาด IGBT ทั่วโลกถูกผูกขาดโดยบริษัทเยอรมัน ญี่ปุ่น และสหรัฐอเมริกา เนื่องจากเกณฑ์การเข้าสู่อุตสาหกรรม IGBT ที่สูง และผู้ผลิตธุรกิจจากต่างประเทศเริ่มต้นตั้งแต่เนิ่นๆ ประการแรก-ความได้เปรียบของผู้เสนอญัตติเป็นที่เห็นได้ชัด (ผลิตภัณฑ์ IGBT รุ่นแรกของ Infineon- เกิดขึ้นในปี 1988) ดังนั้นการก่อตัวของการผูกขาดตลาด IGBT ในปัจจุบันโดยบริษัทเยอรมัน ญี่ปุ่น และสหรัฐอเมริกาในสถานการณ์ดังกล่าว ซึ่งเป็นผู้จำหน่าย IGBT ห้าอันดับแรกทั่วโลกในปัจจุบัน ตามลำดับ Infineon, Mitsubishi Fuji Electric, ON Semiconductor และ Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) และ Infineon, Mitsubishi, Fuji Electric และ ON Semiconductor เป็นโหมด IDM บูรณาการในแนวตั้งของห่วงโซ่อุตสาหกรรมทั้งหมดของต้นน้ำ ปลายน้ำ และสร้างคูน้ำที่แข็งแกร่ง

การเปลี่ยนแปลงรูปแบบ: ความคืบหน้าภายในประเทศ + ความปลอดภัยของห่วงโซ่อุปทานเพื่อส่งเสริมการเร่งการเปลี่ยนเกียร์ในประเทศ

เหตุผลที่แท้จริงสำหรับการเร่งการทดแทนในประเทศ: (1) IGBT เป็นช่วงเซมิคอนดักเตอร์กำลัง การทำซ้ำเทคโนโลยีช้าลง วงจรยาวขึ้น การใช้รุ่นผลิตภัณฑ์เป็นเวลานานมาก มากกว่าหนึ่งทศวรรษ; และลูกค้าส่วนใหญ่มองหาความเสถียรและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ IGBT การแสวงหาเทคโนโลยีใหม่ ๆ นั้นไม่ได้สูงนัก (Infineon เปิดตัวในปี 2550 ชิป IGBT รุ่นที่สี่ยังคงเป็นผลิตภัณฑ์หลักของอุตสาหกรรมในปัจจุบัน) - ดังนั้นแม้ว่าผู้ผลิต IGBT ในประเทศจะเริ่มต้นช้า แต่อุตสาหกรรมได้ปล่อยให้ผู้ผลิต IGBT ในท้องถิ่นมีเวลาเพียงพอที่จะพัฒนาและตามทัน แต่ผู้ผลิต IGBT ในประเทศในปัจจุบันมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเร็วขึ้น แต่ก็มีผลิตภัณฑ์ที่สามารถตอบสนองความต้องการของลูกค้าปลายน้ำในปริมาณมากอยู่แล้ว (2) บริษัท IGBT ในท้องถิ่นมีบริการที่ดีกว่า สามารถตอบสนองความต้องการของลูกค้าปลายน้ำได้อย่างรวดเร็ว และราคาของผลิตภัณฑ์มีข้อได้เปรียบเหนือนักลงทุนต่างชาติ ซึ่งเอื้อต่อลูกค้าปลายน้ำในการลดต้นทุน

4. อุปกรณ์จ่ายพลังงานเซมิคอนดักเตอร์เจนเนอเรชั่นที่ 3- ของซิลิกอนคาร์ไบด์ - มีแนวโน้มดี

วัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์มีประสิทธิภาพที่เหนือกว่า

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป รวมถึงซิลิคอน เจอร์เมเนียม และเซมิคอนดักเตอร์องค์ประกอบอื่นๆ รวมถึงแกลเลียมอาร์เซไนด์ ซิลิคอนคาร์ไบด์ แกลเลียมไนไตรด์ และวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ผสมอื่นๆ ตามการวิจัยและการประยุกต์ใช้เวลาขนาดใหญ่-อย่างต่อเนื่อง อุตสาหกรรมนี้มักจะเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ถูกแบ่งออกเป็นสามรุ่น:

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นแรก: ซิลิคอนและเจอร์เมเนียมเป็นตัวแทน การใช้งานทั่วไปคือวงจรรวม ปัจจุบันวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนเป็นการผลิตที่ใหญ่ที่สุด ซึ่งเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สอง: แกลเลียมอาร์เซไนด์เป็นตัวแทน การเคลื่อนตัวของอิเล็กตรอนของแกลเลียมอาร์เซไนด์นั้นมากกว่าซิลิคอนถึง 6 เท่า และอุปกรณ์ของมันมีความถี่สูง-และประสิทธิภาพออปโตอิเล็กทรอนิกส์สูง- ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านออปโตอิเล็กทรอนิกส์และไมโครอิเล็กทรอนิกส์

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม: แสดงโดยซิลิคอนคาร์ไบด์และแกลเลียมไนไตรด์ เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สองรุ่นแรก ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความกว้างของแถบต้องห้ามขนาดใหญ่ มีความแข็งแรงของสนามไฟฟ้าแยกส่วนสูง มีการนำความร้อนสูง อัตราความอิ่มตัวของอิเล็กตรอนสูง และความต้านทานการแผ่รังสีสูง เป็นต้น เหมาะสำหรับสถานการณ์แรงดันไฟฟ้าสูง- ความถี่สูง- และอุณหภูมิสูง- และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิต อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง-ในสาขาอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

อุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ยังมีประสิทธิภาพเหนือกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิคอน-อีกด้วย

อุปกรณ์จ่ายไฟซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์มีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่เหนือกว่าเนื่องจากคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมของวัสดุ:

ความต้านทานไฟฟ้าแรงสูง-:ความแรงของสนามพังทลายของวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นสิบเท่าของวัสดุที่ใช้ซิลิกอน-ทั่วไป ดังนั้นความต้านทานแรงดันไฟฟ้าสูง-ของอุปกรณ์ส่งกำลังของซิลิกอนคาร์ไบด์จึงแข็งแกร่งกว่าอุปกรณ์ส่งกำลังที่ใช้ซิลิคอน-ที่มีข้อกำหนดเดียวกันอย่างมาก

ทนต่ออุณหภูมิสูง:ในอีกด้านหนึ่ง การนำความร้อนของซิลิกอนคาร์ไบด์มากกว่าสามเท่าของวัสดุซิลิกอน ดังนั้นจึงมีความสามารถในการกระจายความร้อนได้ดีขึ้นและรักษาอุณหภูมิที่ต่ำกว่าภายใต้สภาวะพลังงานเดียวกัน จึงช่วยลดข้อกำหนดในการออกแบบการกระจายความร้อนของอุปกรณ์ ซึ่งเอื้อต่อการปรับปรุงระดับของการรวมและทำให้อุปกรณ์พัฒนาไปในทิศทางของการย่อขนาด ในทางกลับกัน แบนด์วิธที่ต้องห้ามของซิลิกอนคาร์ไบด์นั้นมากกว่าสามเท่าของซิลิกอน และยิ่งแบนด์วิธที่ต้องห้ามกว้างขึ้น อุณหภูมิในการทำงานที่จำกัดของอุปกรณ์ก็จะยิ่งสูงขึ้น (อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์จะสร้างปรากฏการณ์การกระตุ้นภายในของผู้ให้บริการที่อุณหภูมิสูง ซึ่งจะส่งผลให้อุปกรณ์ล้มเหลว) ดังนั้นอุณหภูมิในการทำงานที่จำกัดของอุปกรณ์พลังงานซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถเข้าถึงได้มากกว่า 600 องศา เมื่อเทียบกับ IGBT ที่ใช้ซิลิคอน-ในปัจจุบันซึ่งโดยทั่วไปจะทำงานที่ 175 องศา

การสูญเสียต่ำ:ความเร็วดริฟท์อิเล็กตรอนอิ่มตัวของซิลิคอนคาร์ไบด์นั้นมากกว่าสองเท่าของความเร็วของซิลิคอน ดังนั้นอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์จึงมีความต้านทาน-ต่ำกว่าและ-การสูญเสียต่ำ ไม่มีการลากในอุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ในปัจจุบัน และการสูญเสียการสวิตชิ่งยังต่ำกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอน-ด้วย และยังสามารถรับรู้ความถี่ในการสวิตชิ่งที่สูงขึ้นได้อีกด้วย

อุตสาหกรรมซิลิคอนคาร์ไบด์จะนำไปสู่การพัฒนาอย่างรวดเร็ว

ขับเคลื่อนโดยการประยุกต์ใช้รถยนต์พลังงานใหม่ ตลาดอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์จะเติบโตอย่างรวดเร็ว ตามการคาดการณ์ของ Yole การได้รับประโยชน์จากซิลิคอนคาร์ไบด์ในยานพาหนะพลังงานใหม่ อุตสาหกรรมและพลังงาน และการเติบโตของความต้องการอื่นๆ ตลาดอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ทั่วโลกจะเติบโตจาก 1 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2564 เป็นมากกว่า 6 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2570 โดยมีอัตราการเติบโตแบบทบต้นสูงถึง 34% โดยตลาดอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ในยานยนต์จะเติบโตจาก 685 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2564 เป็น 5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2570 โดยมีอัตราการเติบโตแบบทบต้นสูงถึง 40% ตลาดสำหรับอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์สำหรับยานยนต์จะเติบโตจาก 685 ล้านดอลลาร์ในปี 2564 เป็นประมาณ 5 พันล้านดอลลาร์ในปี 2570 โดยมีอัตราการเติบโตแบบทบต้นสูงถึง 40% และขนาดตลาดของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ในยานยนต์จะคิดเป็นประมาณ 80% ของขนาดตลาดรวมของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ภายในปี 2570