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产业丨碳化硅将迎来爆发型增长

来源:小九直播官方网站    发布时间:2024-06-04 09:04:15

  碳化硅最开始在生活中出现,可能是特斯拉宣布在Model3车型中使用碳化硅的功率器件。

  随着近两年新能源汽车、光伏等行业迎来爆发性的表现,碳化硅赛道也引来长期资金市场的关注。

  采用碳化硅材料的产品,与相同电气参数的产品比较,可缩小50%体积,降低80%能量损耗。

  由于这些特性,世界各国对碳化硅材料很看重,纷纷投入大量精力促进相关产业高质量发展,国际上的各大半导体巨头也都投入巨资发展碳化硅器件。

  近年来碳化硅功率器件在新能源汽车领域渗透率持续上升,是未来新能源、5G通信领域中SiC、GaN器件的重要原材料。

  根据WolfSpeed预测,新能源汽车是SiC器件应用增长最快的市场,预计2022-2026年的市场规模从16亿美元到46亿美元,复合年增长率为30%。

  目前,全球的碳化硅厂商也在积极寻求合作,纷纷与先进新能源汽车企业签订协议。

  特斯拉Model3所采用的SiCMOSFET功率模块正是由意法半导体提供的,且后者与碳化硅领先企业Woifspeed签订了150mm碳化硅晶圆扩展协议,旨在为全球的SiC晶圆供给加码。

  意法半导体还于2021年6月与雷诺集团达成战略合作,以提供用于电动和混合动力汽车的SiC功率器件供应,此举旨在降低汽车的电池成本、增加充电里程、缩短充电时间最终使成本降低近30%。

  日本先进半导体制造商ROHM也于2021年9月与吉利汽车达成合作,后者将使用ROHM提供的SiC功率器件实现高效的逆变效率和充电性能,从而进一步提升用户体验。

  WolfSpeed也为郑州宇通集团提供了1200V的SiC功率器件,后者交付的首辆电动客车采用了碳化硅解决方案。

  实现高压快充的关键是通过增大电流或提升电压来提升充电功率,但由于最大的充电电流提升存在可预见的上限,所以只能靠提升电压。

  800v高压平台将成为主要车厂的重点布局方向,几乎所有的车企规划中都已开始布局超级快充车型及有关技术研发。

  华润微已实现第四代650V的SiC JBS产品研制,综合技术质量已达世界领先水平,同时其1200V的SiC MOSFET也已完成样品制造,预计将在未来两年内进行规模生产。

  斯达半导体新增多个使用全SiC MOSFET模块的800V系统的主电机控制器项目定点,将对公司2023年-2029年SiC模块销售增长提供持续推动力。

  士兰微同时也加快SiC MOSFET功率器件的研发,推出自产芯片的车用SiC功率模块。

  而根据[十四五]规划要求,2025年要实现单位GDP能源消耗降低13.5%,光伏等新能源产业高质量发展空间广阔。

  2020年,全球光伏能源需求为130GW,乐观情况下预计2025年该项指标将到达330GW,以20.48%的CAGR快速增长。

  目前,全球的光伏IGBT市场规模约为23亿元,碳化硅器件占比约为35%,该渗透率仍将继续增长。

  碳化硅制造的高电压MOSFET具有优越的开关性能,其功能不受温度影响,由此能很好地在升温系统中保持稳定效力。

  此外,SiC MOSFET也可以在具备高转换频率的同时,拥有99%以上的逆变效率。

  因此,尽管碳化硅器件具有较高的制造成本,但其高导热率、高击穿电场、低损耗等特性,都使得光伏系统效率更加高,从而逐步降低成本。

  国内方面,三安集成也已完成SiC器件的量产平台打造,其首发产品1200V80m碳化硅MOSFET已实现了一系列性能和可靠性测试,可应用于光伏系统组成。

  2020年我国主要以私人和交流充电桩为主,两者分别占比57.45%和61.67%,是碳化硅器件的主要应用方向。

  我国充电桩数量仍然低于480万的预期规划,供不应求仍将推动充电桩数量迅速增长,从而创造巨大的市场需求并推动行业增长。

  预计2025年中国新能源汽车保有量将突破2500万辆,则充电桩数量推算约为800万个,复合增长率将达到41.42%。

  充电桩需求仍存在比较大的增长空间,车桩比例仍将进一步趋近合理化,从而推动碳化硅市场的发展。

  目前,ROHM已经推出了基于碳化硅的充电基础设施解决方案,从而应用于高效和小型化的大功率充电桩。

  安森美也在开发用于直流充电桩的碳化硅功率器件和模块,希望构建更高功率的充电方式,并通过AC-DC和DC-DC级的升压转换器提高充电效率。

  碳化硅器件龙头都在进行充电桩技术模块的研发,英飞凌、Wolf Speed、STM等公司都在积极进入碳化硅充电桩市场。

  SiC随着在新能源汽车、充电基础设施、5G基站、工业和能源等应用领域展开,需求迎来爆发增长。

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