Hoe kunnen we het vervangingspotentieel van siliciumcarbidediodes in de nieuwe energie-industrie bekijken?

1, Technisch voordeel: het doorbreken van de fysieke grenzen van op silicium-gebaseerde apparaten
Het belangrijkste concurrentievermogen van siliciumcarbidediodes ligt in hun materiaaleigenschappen:

Hoge frequentie en hoge efficiëntie-eigenschappen: de elektronenmobiliteit van siliciumcarbide is drie keer die van silicium, en de bandbreedte van de bandbreedte is drie keer die van silicium, waardoor de omgekeerde hersteltijd extreem kort is (<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%.
Hoge temperatuurbestendigheid en hoge betrouwbaarheid: de kritische doorslagveldsterkte van siliciumcarbide is 10 keer die van silicium en kan stabiel werken in omgevingen met hoge temperaturen boven 600 graden. De thermische geleidbaarheid is driemaal die van silicium en de efficiëntie van de warmteafvoer is aanzienlijk verbeterd. In fotovoltaïsche omvormers kunnen siliciumcarbidediodes het volume van de warmtedissipatiemodules met 40% verminderen en de levensduur van het systeem verlengen tot meer dan 20 jaar.
Miniaturisatie en lichtgewicht: Door de hoge doorslagveldsterkte kan het apparaatontwerp dunner worden, en bij hetzelfde vermogen is het volume van siliciumcarbidediodes slechts een-derde van dat van op silicium- gebaseerde apparaten, waardoor het gewicht met 60% wordt verminderd. Deze functie is vooral belangrijk in het elektrische aandrijfsysteem van nieuwe energievoertuigen, omdat het meer ruimte kan vrijmaken voor de batterij-indeling.
2, Toepassingsscenario's en alternatieve logica in de nieuwe energie-industrie
Nieuwe energievoertuigen: een sprong van hulp naar kern
Autolader (OBC): Siliciumcarbidediodes bereiken een conversie-efficiëntie van 99% op een 800V-hoogspanningsplatform, wat 5 procentpunten hoger is dan op silicium-gebaseerde apparaten, en de laadsnelheid wordt met 30% verhoogd. Tesla Model 3, BYD Han en andere modellen hebben bulksgewijs siliciumcarbide-vermogensmodules gebruikt.
Motorcontroller: een omvormer bestaande uit siliciumcarbidediodes en MOSFET's, die het motortoerental tot meer dan 20.000 tpm kan verhogen en een vermogensdichtheid van meer dan 50 kW/L kan bereiken. Het elektrische aandrijfsysteem van siliciumcarbide, uitgerust met NIO ET7, vermindert het totale energieverbruik met 6%.
Oplaadstapel: Siliciumcarbidediodes bereiken een energieconversie-efficiëntie van 98% in DC-snellaadpalen, ondersteunen een overlaadvermogen van 480 kW en verkorten de oplaadtijd tot minder dan 10 minuten. State Grid heeft een proefproject gelanceerd voor het standaardiseren van laadpalen van siliciumcarbide.
Fotovoltaïsche energieopwekking: een efficiëntierevolutie van gecentraliseerd naar gedistribueerd
Stringomvormer: Siliciumcarbidediodes zorgen ervoor dat de maximale conversie-efficiëntie van de omvormer hoger is dan 99%, en deze kan nog steeds een efficiëntie van meer dan 98,5% behouden in omgevingen met hoge temperaturen, zoals woestijnen en plateaus. Huawei, Sunac en andere bedrijven hebben een volledige productlijn voor fotovoltaïsche omvormers van siliciumcarbide gelanceerd.
Micro-omvormer: De miniaturisatie-eigenschappen van siliciumcarbidediodes hebben de vermogensdichtheid van micro-omvormers verhoogd tot 1 kW/L, de kosten van afzonderlijke modules met 40% verlaagd en de explosie van de BIPV-markt bevorderd.
Energieopslagsysteem: upgraden van energieoverdracht naar intelligent beheer
Batterijbeheersysteem (BMS): Siliciumcarbidediodes bereiken een energieconversie-efficiëntie van 99,5% in bidirectionele DC-DC-converters, waardoor de oplaad- en ontlaadverliezen van de batterij met 15% worden verminderd en de levensduur van de cyclus met 20% wordt verlengd. Bedrijven als CATL en BYD hebben het toegepast op energieopslagcentrales.
Energieopslag aan de netzijde: Siliciumcarbidediodes ondersteunen het uitgangsvermogen op MW-niveau in energieopslagsystemen met een hoge-V-spanning van 1500 V, en de reactiesnelheid van het systeem is verbeterd tot millisecondenniveau, wat belangrijke ondersteuning biedt voor de aansluiting op het duurzame energienet.
3. Marktpatroon: versnelde binnenlandse substitutie en neerwaartse trend in de kosten
Mondiaal concurrentielandschap
Internationale giganten als Wolfspeed, Infineon en Rohm domineren de high-end-markt, met een mondiaal marktaandeel van 65% voor siliciumcarbide-energieapparatuur in 2024, maar Chinese fabrikanten nemen snel toe. Tianyue Advanced, Tianke Heda en andere ondernemingen hebben massaproductie van 6-inch substraten gerealiseerd en 8-inch substraten zijn de fase van klantverificatie ingegaan.
In 2024 zal de marktomvang van siliciumcarbidediodes in China 2,8 miljard yuan bereiken, een stijging -op- jaar van 55%, waarvan producten van automobielkwaliteit ruim 60% voor hun rekening nemen. Verwacht wordt dat tegen 2030 het mondiale marktaandeel van Chinese siliciumcarbidediodes zal toenemen tot 35%.
Kostenreductie leidt tot vervanging
Het aandeel van de substraatkosten is gedaald van 70% in 2020 naar 45% in 2025, en de prijs van 6-inch siliciumcarbidesubstraten is gedaald van 5000 yuan/stuk naar 2000 yuan/stuk, bijna drie keer zo hoog als die van op silicium gebaseerde apparaten. Met de massaproductie van 8-inch substraten zullen de kosten naar verwachting verder dalen.
Binnenlandse siliciumcarbidediodes zijn 30% -50% lager geprijsd dan geïmporteerde producten en hebben een substitutievoordeel gevormd op kostengevoelige gebieden zoals nieuwe energievoertuigen en fotovoltaïsche zonne-energie. De in eigen land geproduceerde siliciumcarbidemodule die in BYD Han EV wordt gebruikt, bespaart bijvoorbeeld 12.000 yuan per voertuig vergeleken met geïmporteerde producten.