Co ukształtuje rynek modułów mocy?

Ważnym segmentem rynku modułów mocy będą inteligentne moduły mocy (Intelligent Power Module, IPM), ten sektor będzie się bowiem rozwijał w tempie nieco szybszym niż cały rynek - jak szacuje firma Transparency Market Research o 8% co roku, aż do 2027 roku. Wówczas osiągnie wartość prawie 4 mld dolarów.

Pozytywne prognozy przedstawiają również inne firmy badawcze, na przykład Mordor Intelligence. Według jej analityków wartość globalnego rynku inteligentnych modułów mocy zwiększy się z prawie 2 mld dolarów w 2019 roku do 3 mld dolarów w 2025. To oznaczać będzie średni coroczny wzrost o prawie 9%.

Natomiast według Market Research Future tempo wzrostu może nawet przekroczyć 9% rocznie. W razie spełnienia się tej prognozy dwa lata wcześniej, czyli już w 2023 roku, wartość światowego rynku inteligentnych modułów mocy wyniesie ponad 3 mld dolarów. Przewiduje się, że kilka czynników napędzi wzrost na rynku tych komponentów.

Jednym z nich, na który szczególną uwagę zwraca firma Mordor Intelligence, jest energetyka odnawialna, dlatego że jak się oczekuje do 2040 około jednej trzeciej globalnego zapotrzebowania na energię będzie zaspokajana przez energię słoneczną oraz energię wiatru, zaś moduły mocy są obowiązkowymi podzespołami w inwerterach oraz mikroinwerterach do instalacji fotowoltaicznych i turbin wiatrowych.

Rozwiązania w zakresie pakowania modułów mocy

W związku z dobrymi prognozami dla rynku inteligentnych modułów mocy i modułów mocy w ogóle, oczekuje się, że także pod względem technologicznym będzie się on rozwijał dynamicznie, ponieważ dostawcy będą się koncentrować na ich ulepszaniu pod względem parametrów, przede wszystkim sprawności energetycznej, rozmiarów i kosztów. Dlatego na znaczeniu zyskiwać będą m.in. technologie pakowania (obudowywania, zamykania).

W przeszłości na ten segment rynku modułów mocy największy wpływ miały zastosowania przemysłowe. Obecnie jednak w coraz większym stopniu napędzają go samochody elektryczne oraz hybrydowe. Wynika to z rosnącej popularności tego typu pojazdów, która przekłada się na wzrost popytu, a ten z kolei na większy udział tego segmentu w całkowitym rynku modułów mocy. Yole Développement prognozuje nawet, że już w 2024 roku pojazdy EV/HEV zdominują go, a wartość ich udziału sięgnie 2,5 mld dolarów.

Równocześnie popularyzowanie się przyrządów półprzewodnikowych na bazie węglika krzemu (SiC) kształtuje technologię pakowania tych komponentów. Wynika to stąd, że tego rodzaju podzespoły mogą pracować przy wyższych temperaturach oraz przy wyższych częstotliwościach przełączania.

Jakie materiały na moduły mocy zyskują na znaczeniu?

Chociaż w ostatnim czasie nie doszło do żadnego przełomu w zakresie technologii pakowania modułów mocy, wiele dotychczasowych rozwiązań umocniło swoją pozycję. Generalnie w tym zakresie na znaczeniu zyskują materiały o większej wydajności. Obserwuje się również tendencję do ograniczania liczby warstw, rozmiarów oraz liczby interfejsów, przy jednoczesnym zachowaniu właściwości elektrycznych, termicznych oraz mechanicznych gotowych modułów.

Jeżeli chodzi o materiały na podłoża modułów mocy, najpopularniejsze są Al2O3 DBC (Direct-Bonding Copper). Ostatnio na znaczeniu zyskują również materiały oferujące lepszą stabilność mechaniczną i wyższą przewodność cieplną. Przykładami takich są AlN AMB, Si3N4, czy AMB. Ponadto izolowane podłoże metalowe (Insulated Metal Substrate, IMS) stają się alternatywą dla podłoży ceramicznych, szczególnie w modułach o małej i średniej mocy.

Na stabilność termiczną tych komponentów ma m.in. wpływ sposób mocowania matrycy. W tym zakresie ostatnio rośnie znaczenie technologii spiekania srebra. W zakresie materiału połączeń między strukturami wewnętrznymi modułów dominuje aluminium, ale popularyzować się będzie miedź.

Monika Jaworowska