Kako sagledati supstitucijski potencijal silicij-karbidnih dioda u novoj energetskoj industriji?

1, Tehnička prednost: Probijanje fizičkih ograničenja uređaja temeljenih-na siliciju
Glavna konkurentnost dioda od silicij-karbida leži u njihovim svojstvima materijala:

Karakteristike visoke frekvencije i visoke učinkovitosti: Mobilnost elektrona silicij karbida je tri puta veća od silicija, a širina razmaka je tri puta veća od silicija, što njegovo vrijeme oporavka čini iznimno kratkim (<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%.
Otpornost na visoke temperature i visoka pouzdanost: kritična jakost slomnog polja silicijevog karbida je 10 puta veća od silicija i može raditi stabilno u okruženjima visokih temperatura iznad 600 stupnjeva. Njegova toplinska vodljivost je 3 puta veća od silicija, a njegova učinkovitost rasipanja topline značajno je poboljšana. U fotonaponskim pretvaračima, silicij-karbidne diode mogu smanjiti volumen modula za disipaciju topline za 40% i produžiti životni vijek sustava na više od 20 godina.
Minijaturizacija i mala težina: visoka jakost probojnog polja omogućuje da dizajn uređaja bude tanji, a pod istom snagom volumen dioda od silicij-karbida je samo jedna-trećina uređaja temeljenih-na siliciju, što smanjuje težinu za 60%. Ova značajka je posebno važna u sustavu električnog pogona novih energetskih vozila, jer može osloboditi više prostora za raspored baterija.
2, Scenariji primjene i alternativna logika u novoj energetskoj industriji
Nova energetska vozila: skok od pomoćnog do osnovnog
Automobilski punjač (OBC): diode od silicijskog karbida postižu učinkovitost pretvorbe od 99% na visokonaponskoj platformi od 800 V, što je 5 postotnih bodova više od uređaja temeljenih na siliciju-, a brzina punjenja povećana je za 30%. Tesla Model 3, BYD Han i drugi modeli masovno su usvojili module snage od silicij karbida.
Kontroler motora: pretvarač sastavljen od dioda od silicij karbida i MOSFET-a, koji može povećati brzinu motora na više od 20000 o/min i postići gustoću snage od preko 50kW/L. Električni pogonski sustav od silicij-karbida opremljen NIO ET7 smanjuje sveobuhvatnu potrošnju energije za 6%.
Gomila za punjenje: Diode od silicij-karbida postižu učinkovitost pretvorbe energije od 98% u gomilama za brzo punjenje istosmjernom strujom, podržavaju snagu prekomjernog punjenja od 480kW i skraćuju vrijeme punjenja na manje od 10 minuta. State Grid je pokrenuo pilot projekt za standardizaciju pilota za punjenje od silicij karbida.
Fotonaponska proizvodnja energije: revolucija učinkovitosti od centralizirane do distribuirane
String inverter: Diode od silicij-karbida omogućuju da maksimalna učinkovitost pretvorbe invertora premaši 99%, a još uvijek može održavati učinkovitost od preko 98,5% u okruženjima s visokim temperaturama kao što su pustinje i visoravni. Huawei, Sunac i druge tvrtke pokrenule su punu liniju proizvoda za fotonaponske pretvarače od silicij karbida.
Mikro pretvarač: Karakteristike minijaturizacije dioda od silicij karbida povećale su gustoću snage mikro pretvarača na 1kW/L, smanjile troškove pojedinačnih modula za 40% i potaknule eksploziju BIPV tržišta.
Sustav za pohranu energije: Nadogradnja s prijenosa energije na inteligentno upravljanje
Sustav upravljanja baterijom (BMS): silicij-karbidne diode postižu učinkovitost pretvorbe energije od 99,5% u dvosmjernim DC-DC pretvaračima, smanjujući gubitke punjenja i pražnjenja baterije za 15% i produžujući vijek trajanja za 20%. Tvrtke poput CATL-a i BYD-a primijenile su ga u elektranama za skladištenje energije.
Pohranjivanje energije na strani mreže: Silicij karbidne diode podržavaju izlaznu snagu MW u sustavima za pohranjivanje energije visokog{1}}napona od 1500 V, a brzina odziva sustava poboljšana je na razinu milisekundi, pružajući ključnu podršku za mrežno povezivanje s obnovljivom energijom.
3, Tržišni obrazac: Ubrzana domaća supstitucija i trend pada troškova
Globalno konkurentsko okruženje
Međunarodni divovi kao što su Wolfspeed, Infineon i Rohm dominiraju vrhunskim-tržištem, s globalnim tržišnim udjelom od 65% za uređaje za napajanje od silicij karbida do 2024., ali kineski proizvođači brzo rastu. Tianyue Advanced, Tianke Heda i druga poduzeća postigla su masovnu proizvodnju podloga od 6 inča, a podloge od 8 inča ušle su u fazu provjere kupaca.
U 2024. tržišna veličina dioda od silicij-karbida u Kini dosegnut će 2,8 milijardi juana, -na-godinu porast od 55%, od čega proizvodi za automobilsku industriju čine više od 60%. Očekuje se da će se do 2030. globalni tržišni udio kineskih silicijevih karbidnih dioda povećati na 35%.
Smanjenje troškova potiče zamjenu
Udio cijene supstrata smanjio se sa 70% u 2020. na 45% u 2025., a cijena 6-inčnih supstrata od silicij-karbida pala je s 5000 juana/komadu na 2000 juana/komadu, gotovo tri puta više nego kod uređaja temeljenih na siliciju. Uz masovnu proizvodnju 8-inčnih supstrata, očekuje se daljnji pad troškova.
Cijene domaćih dioda od silicij-karbida su 30% -50% niže od uvezenih proizvoda, te su stvorile zamjensku prednost u troškovno osjetljivim područjima kao što su nova energetska vozila i fotonaponska energija. Na primjer, modul od silicij karbida domaće proizvodnje koji se koristi u BYD Han EV štedi 12000 juana po vozilu u usporedbi s uvezenim proizvodima.