Rivoluzione della tecnologia del carburo di silicio nella nuova energia
Analisi completa dalle proprietà del materiale all'implementazione industriale

1, Il vantaggio principale della tecnologia del carburo di silicio: superare i limiti fisici dei materiali tradizionali a base di silicio
1.1 Sviluppo delle proprietà materiali
Resistenza ad alta pressione e ad alta temperatura: carburo di silicio (SiC) intervallo di banda di 3,2 eV (il silicio è solo 1,1 eV), la resistenza del campo di degradazione è 10 volte quella del silicio, può resistere ambiente di lavoro ad alta temperatura superiore a 200 ° C,migliorare significativamente l'affidabilità del dispositivo 16.
Caratteristiche di alta frequenza e bassa perdita: la velocità di commutazione dei MOSFET SiC è 100 volte più veloce di quella dei IGBT a base di silicio, la resistenza di accensione è ridotta a 1/100 di quella dei dispositivi a base di silicio,e il consumo di energia del sistema è ridotto del 70%.
Ottimizzazione del volume e del peso: con la stessa potenza, il volume dei dispositivi a carburo di silicio si riduce a 1/3 di quello dei dispositivi a base di silicio, il che favorisce la leggerezza delle apparecchiature a nuova energia 68.
1.2 Percorso di miglioramento economico
2023-2024 calo del prezzo globale dei dispositivi a carburo di silicio del 35% (come il prezzo unitario del MOSFET SiC 1200V/40mΩ da 35 yuan a 23 yuan), il costo futuro dovrebbe essere vicino a 1,5-2 volte quello del silicone IGBT,accelerare il processo di commercializzazione 3.
2, Analisi approfondita degli scenari di applicazione nel settore delle nuove energie
2.1 Veicoli a nuova energia: i tre moduli chiave che guidano la rivoluzione dell'efficienza energetica
Invertitore di azionamento principale: L'uso di carburo di silicio può ridurre la perdita del sistema di controllo del motore del 5%, la gamma del 10%, Tesla Model 3, BYD Han e altri modelli hanno raggiunto l'applicazione su larga scala 13.
Sistema di ricarica a bordo (OBC): I dispositivi SiC aumentano l'efficienza di ricarica a oltre il 97%, supportano piattaforme ad alta tensione da 800V e raggiungono una ricarica ultra-veloce da 15 minuti all'80%.
Convertitori di corrente continua: Le soluzioni di carburo di silicio riducono i requisiti di capacità del filtro del 40% e aumentano la densità di potenza di 3 volte.
2.2 Pila di ricarica: il supporto tecnico fondamentale della ricarica rapida ad alta tensione
Dispositivi in carburo di silicio in pila di ricarica rapida DC possono semplificare la topologia del circuito, ridurre il volume del radiatore del 50%, supportare potenza di sovraccarico di 480 kW,e si prevede che la dimensione del mercato raggiungerà 20,5 miliardi di yuan nel 2024.
2.3 Produzione di energia fotovoltaica: una soluzione rivoluzionaria per i salti di efficienza
L'efficienza di conversione degli inverter fotovoltaici che utilizzano MOSFET SiC è aumentata dal 96% al 99%, la perdita di energia è ridotta del 50%, la durata dell'apparecchiatura è prolungata di 50 volte,e il costo dell'energia del ciclo di vita è ridotto del 12%.
3, modello di concorrenza industriale e sfide tecnologiche
3.1 Modello del mercato mondiale
I produttori internazionali dominano: Wolfspeed, Infineon e le altre cinque principali imprese occupano una quota di mercato del 91,9%, la capacità di produzione globale di carburo di silicio per il 2026 è prevista di 4,6 milioni di pezzi (equivalenti a 6 pollici) 3.
Produttori cinesi: le aziende di semiconduttori puri hanno ridotto la resistenza specifica di accensione del MOSFET SiC 1200V a 2,8-3,3 mΩ, avvicinandosi gradualmente al livello leader internazionale di 38.
3.2 Caratteristiche tecniche chiave
Progettazione del circuito di trazione: le oscillazioni di tensione (dv/dt fino a 100 kV/μs) e le interferenze elettromagnetiche (EMI) causate dalla commutazione ad alta frequenza devono essere soppresse.
Ottimizzazione dei processi di pacchetti: Sono stati sviluppati pacchetti a bassa induttanza parassitaria (< 5nH) per corrispondere alle caratteristiche di alta frequenza del carburo di silicio 712.
4, tendenze future e suggerimenti strategici
4.1 Direzione di iterazione della tecnologia
Sviluppo di moduli di raffreddamento a doppio lato e progetti integrati (come pacchetti IPM) per ridurre ulteriormente i costi e il volume del sistema119.
4.2 Percorso di collaborazione nella catena industriale
Costruire la capacità di localizzazione della catena completa "sottostrato - epitaxia - dispositivo - applicazione", e il costo target del substrato di carburo di silicio cinese sarà ridotto a 2000 yuan / pezzo 312 nel 2026.
Conclusioni
La tecnologia del carburo di silicio sta promuovendo l'aggiornamento strutturale della nuova industria energetica con l'innovazione dei materiali.continuerà a generare valore nelle tre dimensioni dell'efficienza energetica, l'affidabilità delle attrezzature e l'economia del sistema, e diventare il vettore tecnologico centrale della strategia globale di neutralità delle emissioni di carbonio.