炭化ケイ素（SiC）パワーデバイス市場の盛り上がりと展望

炭化ケイ素 (SiC) パワーデバイスは、SiC として知られる優れた半導体材料を活用しており、従来のシリコン材料と比較していくつかの顕著な利点を備えています。

その利点は、高温および高電圧下での動作、スイッチング時のエネルギー消費の削減、電子システムの全体的な効率の向上など、画期的な技術的性能から生まれます。また、SiC は優れた熱安定性を備えているため、極端な条件下でも確実に動作することができ、高出力アプリケーションに最適です。

SiC デバイスは多様で、バイポーラ接合トランジスタ (BJT)、電界効果トランジスタ (FET)、ダイオードなどがあり、これらはすべて SiC 材料の固有の特性を最大化するように設計されています。

SiC デバイスは、再生可能エネルギー、パワー エレクトロニクス、自動車、電気通信などの分野でますます応用されており、高性能ソリューションに対する需要が高まっています。特に自動車業界では、車両の電動化が進むにつれて、電気エネルギーを管理するSiCデバイスのニーズが高まっています。たとえば、電気推進システムを搭載した車両には、航続距離を最適化し、車両の性能を向上させるための高度な電源ソリューションが必要です。

1. SiC市場の成長ドライバー

さまざまな要因が炭化ケイ素パワーデバイス市場の成長を推進しています。第一に、環境意識の高まりにより、産業界は環境への影響を最小限に抑えるため、より効率的なエネルギー ソリューションを求めるようになっており、エネルギー効率の高い SiC デバイスが特に魅力的になっています。

さらに、再生可能エネルギー産業の拡大には、太陽電池パネルや風力タービンなど、大量のエネルギーを効率的に処理および変換できるより多くの電力機器が必要であり、SiC デバイスの効率向上によって大きな恩恵を受ける可能性があります。

電気自動車の人気の高まりも、パワーエレクトロニクス部品の需要を促進します。 2030 年までに、電気自動車と SiC 市場は両方とも広範囲に成長すると予測されています。現在のデータによると、電気自動車市場は2030年までに年平均成長率（CAGR）で急成長し、販売台数は2022年の4倍となる6,400万台に達すると予想されています。.

このような活気に満ちた市場環境では、電気推進システムのコンポーネントの供給が電気自動車の急速に成長する需要に確実に対応できるようにすることが重要です。従来のシリコンベースの製品と比較して、電気自動車の電源システム (特にコンバータ)、DC-DC コンバータ、および車載充電器に使用される SiC 金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ (MOSFET) は、より高いスイッチング周波数を提供できます。

この性能の違いは、効率の向上、車両の航続距離の延長、バッテリー容量と熱管理における全体的なコストの削減に貢献します。メーカーや設計者などの半導体業界の参加者、および自動車業界の運営者は、電気自動車市場で拡大する機会を捉えて価値を創造し、競争力を獲得する上で重要な勢力とみなされており、電動化の時代において重大な課題に直面しています。

2.電気自動車分野のドライバー

現在、世界の炭化ケイ素デバイス産業は約 20 億米ドルの市場を占めています。 2030 年までに、この数字は 110 ～ 140 億米ドルに急増し、CAGR は 26% になると予想されます。電気自動車の売上の爆発的な伸びと、インバータが SiC 材料を好むことは、将来的に電気自動車セクターが SiC パワーデバイスの需要の 70% を吸収することを示唆しています。中国は電気自動車に対する旺盛な需要により、国内の電気自動車製造業界の炭化ケイ素需要の約40％を牽引すると予想されている。

特に電気自動車（EV）の分野では、バッテリー電気自動車（BEV）、ハイブリッド電気自動車（HEV）、プラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）などのさまざまな推進システムや電圧が求められます。 400 ボルトまたは 800 ボルトのレベルによって、SiC 応用の利点と範囲が決まります。 800 ボルトで動作する純粋な電気自動車の電源システムは、ピーク効率を追求するため、SiC ベースのインバーターを採用する可能性が高くなります。

2030年までに純電気モデルがEV総生産の75%を占めるようになり、2022年の50%から増加すると予想されている。 HEV と PHEV が市場シェアの残り 25% を占めると予想されます。その時点で、800 ボルト電力システムの市場普及率は 50% を超えると予測されていますが、2022 年にはこの数字は 5% 未満でした。

競争市場構造の観点から見ると、SiC ドメインの主要企業は垂直統合モデルを好む傾向があり、この傾向は現在の市場集中によって支えられています。現在、市場シェアの約 60% ～ 65% は少数の大手企業によって支配されています。 2030年までに、中国市場はSiC供給分野で主導的な地位を維持すると予想される.

3.6インチから8インチ時代へ

現在、中国のSiCウェーハの約80％とデバイスの95％以上が外国メーカーから供給されている。ウェーハからデバイスまでの垂直統合により、5% ～ 10% の生産増加と 10% ～ 15% の利益率改善を達成できます。.

現在の移行は、6 インチ ウェーハの製造から 8 インチ ウェーハの利用への移行です。この材料の採用は2024年か2025年頃に始まると予想されており、2030年までに市場普及率50％に達すると予想されています。また、米国市場でも2024年から2025年の間に8インチウェーハの量産が開始されると予測されています。

8インチウェーハは、生産量の減少により当初は価格が高かったにもかかわらず、製造プロセスの進歩と新技術の採用により、今後10年間で大手メーカー間の格差が縮小すると予想されている。その結果、8インチウェーハの生産量は、市場の需要と価格競争に応えるために急速に増加すると予測されると同時に、より大きなウェーハサイズへのアップグレードによるコスト削減も達成されると予想されます。

しかし、炭化ケイ素パワーデバイス市場の将来に対する幅広い見通しにもかかわらず、その成長の道には課題と機会がたくさんあります。この市場の急速な成長は、エネルギー効率の向上、技術の進歩、アプリケーションのパフォーマンスの向上、そして環境の持続可能性の重要性の高まりが世界的に重視されていることに起因しています。

4.課題と機会

SiC の成長軌道は電気自動車の需要の継続的な急増によって促進されており、バリュー チェーン全体にわたって豊富な機会を提供しています。この新興テクノロジーはパワー エレクトロニクス業界の状況を徐々に再形成しており、従来のシリコン ベースのデバイスに比べて大きな利点を誇っています。

電気自動車の急速な普及と、この急成長する市場における SiC の重要な役割は、業界チェーン全体のすべての参加者に大きな影響を与えています。これらの企業にとって、進化し続ける SiC 市場における自社の位置付けには、さまざまな要素を考慮する必要があります。今日の半導体市場はより成熟しており、市場動向への迅速な対応能力が備わっています。.

このような状況では、業界内のすべての企業は、変化の継続的な監視と柔軟な戦略の調整から恩恵を受けることができます。指数関数的な成長にもかかわらず、SiC 市場は依然として、大規模用途の可能性を制限する高い製造コストや製造の複雑さなどの課題に直面しています。ただし、継続的なイノベーションと研究開発への投資は、コスト削減とデバイス流通の増加に貢献します。

サプライチェーンは、デバイス供給からウェーハ生産、そしてシステム統合に至るまで、SiC にとって新たな課題を提示しています。これらの段階にリンクがあると、地政学的または供給セキュリティの考慮事項により、より適応性のある調達戦略の再設計が必要になる可能性があります。

機会の面では、デジタル化、人工知能、モノのインターネットなどの新興テクノロジーの進歩に伴い、より高度な電源ソリューションに対する市場の需要が継続的に増加しており、SiCパワーデバイスが極めて重要な役割を果たしています。SiC テクノロジーの継続的な進歩は、複数の分野に広範囲に影響を及ぼし、パワー エレクトロニクス業界の将来を形作るでしょう。同時に、技術革新とコスト削減により、SiC テクノロジーがより利用しやすくなり、エレクトロニクス市場でのより広範な応用への道が開かれるでしょう。.**