Cum să vedeți potențialul de înlocuire al diodelor cu carbură de siliciu în noua industrie a energiei?

1, Avantaj tehnic: depășirea limitelor fizice ale dispozitivelor bazate pe siliciu-
Competitivitatea de bază a diodelor cu carbură de siliciu constă în proprietățile lor materiale:

Caracteristici de înaltă frecvență și eficiență ridicată: mobilitatea electronilor a carburii de siliciu este de trei ori mai mare decât a siliciului, iar lățimea benzii interzise este de trei ori mai mare decât cea a siliciului, ceea ce face ca timpul de recuperare inversă să fie extrem de scurt (<10ns) and reduces switching losses by more than 70%. In the motor controller of new energy vehicles, the use of silicon carbide diodes can improve system efficiency by 3% -5% and increase range by 5% -10%.
Rezistență la temperatură ridicată și fiabilitate ridicată: câmpul critic de defalcare al carburii de siliciu este de 10 ori mai mare decât cel al siliciului și poate funcționa stabil în medii cu temperatură ridicată peste 600 de grade. Conductivitatea sa termică este de 3 ori mai mare decât cea a siliciului, iar eficiența sa de disipare a căldurii este îmbunătățită semnificativ. În invertoarele fotovoltaice, diodele cu carbură de siliciu pot reduce volumul modulelor de disipare a căldurii cu 40% și pot prelungi durata de viață a sistemului la peste 20 de ani.
Miniaturizare și ușurare: puterea mare a câmpului de defalcare permite ca designul dispozitivului să fie mai subțire și, la aceeași putere, volumul diodelor cu carbură de siliciu este de doar o-treime din dispozitivele pe bază de siliciu-, reducând greutatea cu 60%. Această caracteristică este deosebit de importantă în sistemul de propulsie electric al vehiculelor cu energie nouă, deoarece poate elibera mai mult spațiu pentru amenajarea bateriei.
2, Scenarii de aplicare și logică alternativă în noua industrie energetică
Vehicule cu energie noi: un salt de la auxiliar la nucleu
Încărcător auto (OBC): diodele cu carbură de siliciu realizează o eficiență de conversie de 99% pe o platformă de înaltă tensiune de 800 V, care este cu 5 puncte procentuale mai mare decât dispozitivele bazate pe siliciu-, iar viteza de încărcare este crescută cu 30%. Tesla Model 3, BYD Han și alte modele au adoptat module de putere cu carbură de siliciu în vrac.
Controler de motor: un invertor compus din diode cu carbură de siliciu și MOSFET, care poate crește viteza motorului la peste 20000rpm și poate atinge o densitate de putere de peste 50kW/L. Sistemul de acţionare electrică cu carbură de siliciu echipat pe NIO ET7 reduce consumul de energie cuprinzător cu 6%.
Pilă de încărcare: diodele cu carbură de siliciu realizează o eficiență de conversie a energiei de 98% în pile de încărcare rapidă DC, suportă o putere de supraîncărcare de 480 kW și scurtează timpul de încărcare la mai puțin de 10 minute. State Grid a lansat un proiect pilot pentru standardizarea piloților de încărcare cu carbură de siliciu.
Generarea de energie fotovoltaică: o revoluție a eficienței de la centralizat la distribuit
Invertor șir: diodele cu carbură de siliciu permit eficienței maxime de conversie a invertorului să depășească 99% și poate menține în continuare o eficiență de peste 98,5% în medii cu temperaturi ridicate, cum ar fi deșerturile și platourile. Huawei, Sunac și alte companii au lansat o linie de produse de invertoare fotovoltaice cu carbură de siliciu.
Microinvertor: Caracteristicile de miniaturizare ale diodelor cu carbură de siliciu au crescut densitatea de putere a microinvertoarelor la 1kW/L, au redus costul modulelor individuale cu 40% și au promovat explozia pieței BIPV.
Sistem de stocare a energiei: trecerea de la transferul de energie la managementul inteligent
Sistemul de management al bateriei (BMS): diodele cu carbură de siliciu realizează o eficiență de conversie a energiei de 99,5% în convertoarele DC-DC bidirecționale, reducând pierderile de încărcare și descărcare a bateriei cu 15% și prelungind durata de viață cu 20%. Companii precum CATL și BYD l-au aplicat centralelor de stocare a energiei.
Stocarea energiei pe partea rețelei: diodele cu carbură de siliciu acceptă puterea de ieșire la nivel MW în sisteme de stocare a energiei de-înaltă tensiune de 1500V, iar viteza de răspuns a sistemului este îmbunătățită la nivel de milisecunde, oferind suport cheie pentru conectarea la rețeaua de energie regenerabilă.
3, Model de piață: substituție internă accelerată și tendință de scădere a costurilor
Peisajul competitiv global
Giganți internaționali precum Wolfspeed, Infineon și Rohm domină piața de vârf-, cu o cotă de piață globală de 65% pentru dispozitivele de alimentare cu carbură de siliciu până în 2024, dar producătorii chinezi sunt în creștere rapidă. Tianyue Advanced, Tianke Heda și alte întreprinderi au realizat producția de masă de substraturi de 6 inchi, iar substraturile de 8 inchi au intrat în etapa de verificare a clienților.
În 2024, dimensiunea pieței diodelor cu carbură de siliciu din China va ajunge la 2,8 miliarde de yuani, cu o creștere de 55%-pe{3}}anual, din care produsele de calitate auto reprezintă peste 60%. Este de așteptat ca până în 2030, cota de piață globală a diodelor chineze cu carbură de siliciu să crească la 35%.
Reducerea costurilor determină înlocuirea
Proporția costului substratului a scăzut de la 70% în 2020 la 45% în 2025, iar prețul substraturilor cu carbură de siliciu de 6-inch a scăzut de la 5000 de yuani/buc la 2000 de yuani/buc, de aproape trei ori mai mare decât al dispozitivelor pe bază de siliciu. Odată cu producția în masă a substraturilor de 8 inchi, costurile sunt de așteptat să scadă în continuare.
Diodele cu carbură de siliciu autohtone au un preț cu 30% -50% mai mic decât produsele importate și au format un avantaj de substituție în domenii sensibile la costuri, cum ar fi vehiculele cu energie nouă și fotovoltaica. De exemplu, modulul din carbură de siliciu produs intern, utilizat în BYD Han EV, economisește 12000 de yuani per vehicul în comparație cu produsele importate.