Com veure el potencial de substitució dels díodes de carbur de silici a la nova indústria energètica?

1, Avantatge tècnic: trencar els límits físics dels dispositius basats en silici-
La competitivitat bàsica dels díodes de carbur de silici rau en les seves propietats materials:

Característiques d'alta freqüència i alta eficiència: la mobilitat d'electrons del carbur de silici és tres vegades la del silici i l'amplada de banda separada és tres vegades la del silici, cosa que fa que el seu temps de recuperació inversa sigui extremadament curt (<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%.
Resistència a alta temperatura i alta fiabilitat: la força de camp de descomposició crítica del carbur de silici és 10 vegades superior a la del silici i pot funcionar de manera estable en entorns d'alta temperatura per sobre dels 600 graus. La seva conductivitat tèrmica és 3 vegades la del silici i la seva eficiència de dissipació de calor es millora significativament. En els inversors fotovoltaics, els díodes de carbur de silici poden reduir el volum dels mòduls de dissipació de calor en un 40% i allargar la vida útil del sistema a més de 20 anys.
Miniaturització i lleugeresa: l'alta intensitat de camp de descomposició permet que el disseny del dispositiu sigui més prim i, amb la mateixa potència, el volum dels díodes de carbur de silici és només un-terç dels dispositius basats en silici-, reduint el pes en un 60%. Aquesta característica és especialment important en el sistema de propulsió elèctrica dels vehicles d'energia nova, ja que pot alliberar més espai per a la disposició de la bateria.
2, Escenaris d'aplicació i lògica alternativa a la nova indústria energètica
Vehicles de nova energia: un salt de l'auxiliar al nucli
Carregador de cotxe (OBC): els díodes de carbur de silici aconsegueixen una eficiència de conversió del 99% en una plataforma d'alta tensió de 800 V, que és 5 punts percentuals més alt que els dispositius basats en silici-, i la velocitat de càrrega augmenta un 30%. Tesla Model 3, BYD Han i altres models han adoptat mòduls de potència de carbur de silici a granel.
Controlador de motor: un inversor compost per díodes de carbur de silici i MOSFET, que pot augmentar la velocitat del motor a més de 20.000 rpm i aconseguir una densitat de potència de més de 50 kW/L. El sistema d'accionament elèctric de carbur de silici equipat amb NIO ET7 redueix el consum integral d'energia en un 6%.
Pila de càrrega: els díodes de carbur de silici aconsegueixen un 98% d'eficiència de conversió d'energia en piles de càrrega ràpida de CC, admeten una potència de sobrecàrrega de 480 kW i escurcen el temps de càrrega a menys de 10 minuts. State Grid ha llançat un projecte pilot per estandarditzar les piles de càrrega de carbur de silici.
Generació d'energia fotovoltaica: una revolució de l'eficiència de centralitzada a distribuïda
Inversor de corda: els díodes de carbur de silici permeten que l'eficiència de conversió màxima de l'inversor superi el 99%, i encara pot mantenir una eficiència superior al 98,5% en entorns d'alta temperatura, com ara deserts i altiplans. Huawei, Sunac i altres empreses han llançat una línia de productes d'inversor fotovoltaic de carbur de silici completa.
Microinversor: les característiques de miniaturització dels díodes de carbur de silici han augmentat la densitat de potència dels microinversors a 1kW/L, han reduït el cost dels mòduls individuals en un 40% i han promogut l'explosió del mercat BIPV.
Sistema d'emmagatzematge d'energia: actualització de la transferència d'energia a la gestió intel·ligent
Sistema de gestió de bateries (BMS): els díodes de carbur de silici aconsegueixen un 99,5% d'eficiència de conversió d'energia en convertidors DC-DC bidireccionals, reduint les pèrdues de càrrega i descàrrega de la bateria en un 15% i allargant la vida del cicle en un 20%. Empreses com CATL i BYD l'han aplicat a les centrals d'emmagatzematge d'energia.
Emmagatzematge d'energia al costat de la xarxa: els díodes de carbur de silici admeten la potència de sortida de nivell MW en sistemes d'emmagatzematge d'energia d'alta tensió de 1500 V-, i la velocitat de resposta del sistema es millora al nivell de mil·lisegons, proporcionant un suport clau per a la connexió a la xarxa d'energia renovable.
3, Patró de mercat: substitució interna accelerada i tendència a la baixa dels costos
Panorama competitiu global
Gegants internacionals com Wolfspeed, Infineon i Rohm dominen el mercat-de gamma alta, amb una quota de mercat global del 65% per als dispositius de potència de carbur de silici l'any 2024, però els fabricants xinesos estan augmentant ràpidament. Tianyue Advanced, Tianke Heda i altres empreses han aconseguit la producció massiva de substrats de 6 polzades i els substrats de 8 polzades han entrat a l'etapa de verificació del client.
El 2024, la mida del mercat dels díodes de carbur de silici a la Xina arribarà als 2.800 milions de iuans, un augment del 55%--interanual, dels quals els productes de qualitat d'automoció representen més del 60%. S'espera que l'any 2030 la quota de mercat mundial dels díodes de carbur de silici xinesos augmenti fins al 35%.
La reducció de costos impulsa la substitució
La proporció del cost del substrat ha disminuït del 70% el 2020 al 45% el 2025, i el preu dels substrats de carbur de silici de 6-polzades ha baixat de 5.000 iuans/peça a 2.000 iuans/peça, gairebé tres vegades el dels dispositius basats en silici. Amb la producció massiva de substrats de 8 polzades, s'espera que els costos disminueixin encara més.
Els díodes de carbur de silici nacionals tenen un preu entre un 30% i un 50% més baix que els productes importats i han format un avantatge de substitució en camps sensibles als costos, com ara els vehicles d'energia nova i la fotovoltaica. Per exemple, el mòdul de carbur de silici de producció nacional utilitzat a BYD Han EV estalvia 12.000 iuans per vehicle en comparació amb els productes importats.