Le carbure de silicium (SiC) est de plus en plus utilisé dans les applications d'électronique de puissance en raison de sa capacité accrue de gestion de la puissance et de sa consommation d'énergie plus faible que celle du silicium. Malheureusement, son coût élevé reste un obstacle à son adoption à grande échelle.
Les entreprises japonaises DENSO et Mitsubishi Electric ont toutes deux investi dans l'entreprise américaine Silicon Carbide pour commencer à acheter des plaquettes de SiC.
Coût de la plaquette
Le coût de production d'une plaquette de carbure de silicium dépend de nombreuses variables, telles que sa taille et son diamètre ; les plaquettes plus grandes permettent d'insérer plus de puces. Le carbure de silicium alpha et le carbure de silicium bêta sont deux choix populaires. Les deux types de carbure de silicium sont produits à haute température, l'un ayant des structures cristallines hexagonales similaires à la wurtzite, tandis que l'autre présente des structures cristallines cubiques qui rappellent davantage le diamant.
Il est possible de réduire le coût des plaquettes de SiC en augmentant les niveaux de rendement, mais cela nécessite des investissements substantiels de la part des fabricants de plaquettes. Bien que cela puisse imposer des charges importantes à court terme aux entreprises concernées, leur déclin à long terme devrait accroître les applications en aval tout en favorisant l'adoption de la technologie et des matériaux SiC et, en fin de compte, alimenter la croissance globale.
Il est également possible de réduire les coûts des plaquettes de silicium en optant pour des matrices plus petites qui augmentent la densité des dispositifs sur le substrat et le rendement. Cela est possible grâce à leur résistance plus faible qui se traduit par des surfaces de dispositifs plus petites - une étape essentielle vers la réduction des coûts des systèmes ; mais il faudra du temps pour que les progrès de l'industrie atteignent cet objectif.
Coût des modules
Les modules SiC sont un élément essentiel des chaînes d'approvisionnement en électronique de puissance et ont un effet considérable sur les coûts des systèmes. Fabriqués à partir de plaquettes de carbure de silicium traitées à l'aide d'outils et de procédures de haute précision, les modules SiC peuvent coûter plus cher que des modules similaires en polysilicium en raison des coûts de traitement plus élevés ; néanmoins, leurs prix plus bas réduisent les dépenses globales du système et encouragent les applications en aval.
Le coût des plaquettes de carbure de silicium (SiC) devrait continuer à baisser à mesure que les fabricants augmentent leur capacité de production et améliorent les niveaux de rendement, ce qui revigore le marché dans son ensemble et stimule son développement.
Mais l'industrie du SiC est confrontée à plusieurs obstacles. La demande pourrait stagner pendant une période d'ajustement, le temps que les entreprises se familiarisent avec la conception et l'intégration des composants SiC, et les problèmes économiques mondiaux pourraient potentiellement affecter le marché.
Alors que de nombreux fournisseurs historiques et émergents ont annoncé des plans d'expansion de capacité, il peut être difficile d'évaluer l'offre future. Le nombre de plaquettes de SiC équivalentes à 150 mm produites dépendra du taux de rendement de chaque fabricant ; en outre, de nombreux fournisseurs ne révèlent pas leur part de plaquettes de MOSFET de qualité automobile, qui sont très demandées et plus difficiles à fabriquer ; il ne suffit donc pas de suivre les annonces de capacités nominales pour avoir une idée précise de l'offre future.
Coût de l'emballage
Les dispositifs en carbure de silicium sont de plus en plus populaires en raison de leur efficacité énergétique et de leur respect de l'environnement ; toutefois, ce marché est confronté à de nombreux défis, tels que les coûts d'emballage élevés. Cependant, les progrès technologiques devraient permettre de réduire ces coûts, ce qui encouragera l'adoption des produits en carbure de silicium. En outre, les plaquettes de 6 pouces et plus de diamètre permettront de placer plus de dispositifs sur une seule plaquette, ce qui réduira les coûts par dispositif et stimulera la croissance du marché mondial des plaquettes en carbure de silicium (SiC).
M. Veliadis a également fait remarquer qu'une grande partie des coûts associés aux dispositifs SiC est liée aux coûts des substrats, ce qui a contribué à la lenteur de leur adoption par les acteurs du marché. STMicroelectronics, par exemple, a récemment acquis une participation majoritaire dans le fournisseur suédois de plaquettes de SiC Nortel et a renforcé son partenariat avec le fournisseur français de matériaux Soitec.
Infineon Technologies et TanKeBlue ont récemment conclu un contrat à long terme pour s'assurer qu'ils ont accès à des plaquettes SiC de 150 mm à des prix compétitifs pour leurs MOSFET automobiles et d'autres dispositifs, ce qui aide Infineon à maintenir ses taux de production tout en soutenant une croissance soutenue du marché.
Coût des composants
Les plaquettes de carbure de silicium sont largement utilisées dans les dispositifs électroniques qui fonctionnent à des températures et des tensions élevées, tels que l'électronique de puissance pour les véhicules électriques, les systèmes de communication 5G, les équipements d'automatisation industrielle et les équipements de contrôle des processus industriels. Malheureusement, leur production est coûteuse, ce qui limite leur adoption par le marché ; l'augmentation des dépenses de recherche et développement pourrait réduire les coûts de production tout en élargissant la présence sur le marché.
Taille du marché des plaquettes de carbure de silicium
Le marché mondial des plaquettes en carbure de silicium se développe à un rythme impressionnant, stimulé par la demande croissante d'électronique de puissance pour les véhicules électriques et les applications dans le domaine des énergies renouvelables. La popularité croissante des onduleurs solaires a également stimulé la croissance de ce marché.
Les progrès des techniques de fabrication et la capacité des substrats en carbure de silicium à accroître l'efficacité de la fabrication sont d'autres moteurs du marché. Les plaquettes de SiC devraient également offrir des propriétés de coefficient de dilatation thermique supérieures qui les rendent adaptées aux dispositifs optoélectroniques à base de nitrure de galium.
Même si les niveaux de la demande joueront un rôle dans l'apparition d'un surplus ou d'une pénurie de plaquettes de SiC, il sera primordial pour le succès de l'industrie de veiller à ce que l'offre de plaquettes de 200 mm soit suffisante. Les fournisseurs historiques disposant de grandes capacités de production bénéficieront d'avantages plus importants ; les fournisseurs émergents qui doivent encore passer par des cycles d'apprentissage approfondis devraient investir massivement dans l'amélioration de la qualité des plaquettes et des rendements afin de rivaliser efficacement avec les concurrents établis.
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