Revolutie van siliciumcarbide-technologie in nieuwe energie
¢omvattende analyse van de materiële eigenschappen tot de industriële toepassing

1Het belangrijkste voordeel van siliciumcarbide technologie: het doorbreken van de fysieke grenzen van traditionele op silicium gebaseerde materialen
1.1 Doorbraak in materiële eigenschappen
Hoogdruk- en hoogtemperatuurweerstand: Siliciumcarbide (SiC) bandgap van 3,2 eV (silicium is slechts 1,1 eV), afbraakveldsterkte is 10 keer groter dan die van silicium, kan bestand zijn tegen hoge temperatuur werkomgeving boven 200 °C,de betrouwbaarheid van het apparaat aanzienlijk verbeteren 16.
Kenmerken van hoge frequentie en laag verlies: De schakelingssnelheid van SiC-MOSFET's is 100 keer sneller dan die van IGBT's op basis van silicium, de aanstroomweerstand wordt verminderd tot 1/100 van die van silicium-apparaten,en het energieverbruik van het systeem wordt met 70% verminderd.
Volume- en gewichtsoptimalisatie: bij hetzelfde vermogen wordt het volume van siliciumcarbidelementen verlaagd tot 1/3 van dat van silicium-apparatuur, wat het licht van nieuwe energieapparatuur bevordert 68.
1.2 Economische verbetering
2023-2024 wereldwijde prijs van siliciumcarbide-apparaten daalt met 35% (zoals 1200V/40mΩ SiC MOSFET-eenheidsprijs van 35 yuan tot 23 yuan), de toekomstige kosten zullen naar verwachting 1,5-2 keer dichter bij silicium IGBT liggen,de commercialisatie te versnellen 3.
2, Grondige analyse van toepassingsscenario's op het gebied van nieuwe energie
2.1 Nieuwe energievoertuigen: de drie kernmodules die de energie-efficiëntie-revolutie stimuleren
Inverter met hoofd aandrijving: Het gebruik van siliciumcarbide kan het verlies van het motorbesturingssysteem met 5% verminderen, het bereik met 10%, Tesla Model 3, BYD Han en andere modellen hebben een grootschalige toepassing bereikt 13.
Aan boord heffingssysteem (OBC): SiC-apparaten verhogen de laadprestatie tot meer dan 97%, ondersteunen 800V hoogspanningsplatforms en bereiken een ultrasnelle oplaadtijd van 15 minuten tot 80%.
DC/DC-omvormers: Siliconcarbide-oplossingen verminderen de filtercapaciteitsvereisten met 40% en verhogen de krachtdichtheid met 3 keer.
2.2 Oplaadstapel: de belangrijkste technische ondersteuning van hoogspannings snelladen
Siliconcarbide-apparaten in DC-sneloplaadstapel kunnen de topologie van het circuit vereenvoudigen, het volume van de radiator met 50% verminderen, 480 kW overlaadvermogen ondersteunen,en de marktomvang zal naar verwachting 2.5 miljard yuan in 2024.
2.3 Photovoltaïsche energieopwekking: een revolutionaire oplossing voor efficiëntiesprongen
De omzettingsefficiëntie van fotovoltaïsche omvormers met SiC-MOSFET's wordt verhoogd van 96% naar 99%, het energieverlies wordt met 50% verminderd, de levensduur van de apparatuur wordt verlengd met 50 maal,en de levenscycluskosten worden met 12% verlaagd.
3, industrieel concurrentiepatroon en technologische uitdagingen
3.1 Wereldmarktpatroon
Internationale fabrikanten domineren: Wolfspeed, Infineon en andere top vijf bedrijven bezetten 91,9% marktaandeel, in 2026 is de wereldwijde productiecapaciteit van siliciumcarbide gepland op 4,6 miljoen stuks (equivalent aan 6 inch) 3.
Chinese fabrikanten doorbraak: zuivere halfgeleidersbedrijven hebben de Rsp (specifieke aan-weerstand) van 1200 V SiC MOSFET verlaagd tot 2,8­3,3 mΩ, waardoor zij geleidelijk het internationale toonaangevende niveau van 38° benaderen.
3.2 Belangrijkste technische knelpunt
Ontwerp van aandrijflijnen: Spanningsschommelingen (dv/dt tot 100kV/μs) en elektromagnetische interferentie (EMI) veroorzaakt door hoogfrequente schakeling moeten worden onderdrukt.
Optimalisatie van pakketprocessen: Er zijn lage parasitaire inductantiepakketten (< 5nH) ontwikkeld om te voldoen aan de hoge frequentie kenmerken van siliciumcarbide 712.
4, toekomstige trends en strategische voorstellen
4.1 Richting van de iteratie van de technologie
Ontwikkeling van dubbelzijdige koelmodules en geïntegreerde ontwerpen (zoals IPM-pakketten) om de systeemkosten en het volume verder te verlagen119.
4.2 Pad van samenwerking in de industriële keten
Het bouwen van de "substraat - epitaxie - apparaat - toepassing" volledige keten lokalisatie mogelijkheid, en de streefprijs van China's siliciumcarbide substraat zal worden verlaagd tot 2000 yuan / stuk 312 in 2026.
Conclusies
De technologie van siliciumcarbide bevordert de structurele opwaardering van de nieuwe energiesector met materiaalinnovatie.het zal blijven bijdragen aan de drie dimensies van energie-efficiëntie, de betrouwbaarheid van de apparatuur en de systeemeconomie, en de kerntechnologische drager van de wereldwijde CO2-neutrale strategie worden.