咨询热线

400-007-6266

010-86223221

我国碳化硅行业渗透率将加速提升 车企、光伏厂商等大举分食下游蛋糕

1、碳化硅定义及分类

根据观研报告网发布的《中国碳化硅行业发展深度研究与投资趋势分析报告(2024-2031年)》显示,碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好。此外,碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级,仅次于世界上最硬的金刚石(10级),具有优良的导热性能。

碳化硅性质分析

定义

主要内容

物理性质

高硬度(克氏硬度为3000kg/mm2),可以切割红宝石;

高耐磨性,仅次于金刚石;

热导率超过金属铜,是Si3倍,是GaAs8~10;

热稳定性较高,在常压下不可能熔化;

散热性能好,对于大功率器件非常重要。

化学性质

耐腐蚀性非常强,室温下几乎可以抵抗任何已知的腐蚀剂;

SIC表面易氧化生成SiO2薄层,能防止其进一步氧化,在高于1700℃时,这层氧化膜熔化并迅速发生氧化反应;

4H-SIC6H-SiC带隙约是Si3倍,是GaAs2;其击穿电场强度高于Si一个数量级,饱和电子漂移速度是Si2.5倍。H-SiC的带隙比6H-SiC更宽。

资料来源:观研天下整理

目前,工业生产的碳化硅分为黑碳化硅和绿碳化硅两种,都属于α-碳化硅。其中,黑碳化硅含SiC约95%,其韧性高于绿碳化硅,用于玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等加工抗张强度低的材料;绿碳化硅含SiC约97%以上,自锐性好,大多用于加工硬质合金、钛合金、光学玻璃、精磨高速钢刀具。

碳化硅分类

<strong>碳化硅分类</strong>

资料来源:观研天下整理

2、碳化硅行业主要应用于新能源汽车、光伏等领域

现阶段,我国“十四五”规划已将碳化硅半导体纳入重点支持领域。随着国家“新基建”战略的实施,碳化硅半导体将在5G基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心等新基建领域发挥重要作用。

碳化硅属于第三代半导体材料,处于宽禁带半导体产业的前端,是前沿、基础的核心关键材料,在5G通信、国防应用、数据传输、航空航天、新能源汽车、光伏产业、轨道交通、智能电网等领域广泛应用。

我国碳化硅市场应用规模快速增长的主要驱动因素之一是新能源汽车市场的快速渗透,新能源汽车占行业下游应用市场的份额为38%。其次是消费类电源,占比为22%;光伏占据着15%的份额。

我国碳化硅市场应用规模快速增长的主要驱动因素之一是新能源汽车市场的快速渗透,新能源汽车占行业下游应用市场的份额为38%。其次是消费类电源,占比为22%;光伏占据着15%的份额。

数据来源:观研天下整理

3、碳化硅受新能源汽车厂商热捧,助力行业渗透率上升

具体来看,在新能源汽车领域,碳化硅凭借高效率、高功率密度等优异特性,能有效提升续航、节省电池成本。自2019年来,包括保时捷、小鹏汽车、理想汽车、极氪汽车、阿维塔、问界等整车品牌,都已经推出800V高压系统,其中的关键就是碳化硅,其主要原因是搭载碳化硅功率器件的高压系统,普遍可以实现十多分钟即可将电池电量从10%充至80%。而且,由于碳化硅逆变器体积较小,还可搭载成本更低的冷却系统,从而降低整车成本。目前,我国新能源汽车主驱逆变器、车载OBC、DC/DC转换器已率先开启SiC SBD、SiC MOS的渗透。

碳化硅在汽车主驱、OBCDC/DC 的应用情况

模块

SiC器件类型

可替换硅基器件

相比硅基优势

代表车型

主驱

MOSFET

Si-IGBT

提升能量转化效率、减小系统体积、提高开关频率

特斯拉Model3/Y、蔚来ET5/ET7

OBC

MOSFET

Si-IGBT/Si-MOSFET

提升能量转化效率、减小系统体积

比亚迪海豹、丰田bZ4X

SBD

PFCSi-SBD

提升整流效率

DC/DC

MOSFET

Si-IGBT/Si-MOSFET

提升能量转化效率、减小系统体积

SBD

前后两级Si-SBD

提升整流效率

资料来源:观研天下整理

在此背景下,碳化硅受新能源汽车厂商热捧,加速推出搭载碳化硅的车型,助力行业加速渗透。在车企方面,根据数据,2023年,小鹏G6、极氪X、智己LS6等多款20-25万元价格段的标配碳化硅车型上市,未来仍将有同价格段车型如极氪007等上市。

我国主流碳化硅车型一览

车企

车型

上市时间

价格段(万元)

型号

是否800V

是否搭载碳化硅

特斯拉

Model 3

2018

25.99-29.74

B级轿车/纯电

标配

Model Y

2020

26.39-36.39

BSUV/纯电

标配

Model X Plaid

2021

83.89

BSUV/纯电

标配

Model S Plaid

2021

82.89

B级轿车/纯电

标配

蔚来

ET5T

20236

29.8-35.6

B级轿车/纯电

标配

理想

MEGA

20242

50

MPV/纯电

标配

小鹏

G6

20236

20.99-27.69

BSUV/纯电

标配

华为

智界S7

202311

25.80-35.80

B级轿车/纯电

标配

阿维塔12

202311

30.08-40.08

B级轿车/纯电

标配

问界M9

202312

50-60

DSUV/纯电&混动

标配

小米

SU7

2024

暂无报价

C级轿车/纯电

标配

比亚迪

仰望U8

20239

109.8

越野SUV/混动

标配

方程豹豹5

202311

28.98-35.28

越野SUV/混动

800V

标配

仰望U9

2024

暂无报价

超跑/纯电

标配

吉利

极氪 X

20234

18.98-22.98

ASUV/纯电

标配

极氪001FR

202310

76.9

C级超跑/纯电

标配

极越 01

202311

24.99-33.99

CSUV/纯电

标配

极氪CS1 E

2023年底

暂无报价

B级轿车/纯电

标配

上汽

智己LS 6

202310

22.99-29.19

CSUV/纯电

标配

资料来源:观研天下整理

值得注意的是,大多数整车企业还扩大对于碳化硅功率器件的投入。例如,东风集团旗下的智新半导体碳化硅模块已于去年搭载于相关车型上;比亚迪也透露在开发碳化硅功率器件;10月22日,一汽红旗宣布,由研发总院新能源开发院功率电子开发部自主设计的碳化硅功率芯片完成首次流片。此外,斯达半导、中国中车、三安光电、华润微电子、派恩杰、芯聚能等企业也在布局车规级碳化硅产品。

4、800V车型渗透,充电桩升压、提效需求拉动碳化硅行业应用

而要满足新能源汽车快充需求,直流快充桩电压需要提升到800-1000V,所用功率器件耐压必须提高到1200V以上,适合应用碳化硅。此外,使用碳化硅器件还能降低拓扑复杂度,减少驱动配套电路数量与功率器件用量,对于运营商而言,应用SiC器件可以减少开关损耗,提升转换效率。因此,南方电网、巨湾技研、FreeWire、Rhombus等厂商已发布碳化硅技术为核心的充电桩项目,行业渗透率有望快速提升。

充电桩SiC器件应用进展

厂商/项目

产品

SiC应用情况

欧陆通

充电模块

采用SiC技术的75KW液冷超充电源模块,宽电压输出200-1000V、宽电压输入260Vac-530V,可实现半载97%,满载96.5%的高效率

优优绿能

充电模块

已推出40kW60kWSiC液冷充电模块产品,其中40KWSiC模块最高转换效率可达97%

盛弘股份

充电模块

SiCMOS50kW充电模块,最高效率超过97%,支持最大133.3A电流稳定输出,支持50-1000V超宽电压输出范围

钛芯电子

充电模块

SiCtron™功率器件的应用,可以将充电桩充电效率提高到96%。以160KW充电桩为例,使用碳化硅器件其体积重量可降低30%,充电时间可缩短50%,约30分钟可以完成一台新能源汽车的充电需求

南方电网

充电桩

采用SiC技术,其充电桩充电峰值效率达96%,充电场站能耗下降11%,平均20个桩可节省2.5万度电/

巨湾技研

充电桩

采用碳化硅充电桩技术,项目总体规划产能为8Gwh/年,具备为12万辆新能源汽车实现配套的能力。项目预计2023年三季度试产,2025年全面建成

威胜

充电桩

威胜联手三安通过研究碳化硅有序充电模块,打造了碳化硅充电桩,项目已完成试点。以120kW充电桩为例,普通充电桩充电效率为93%,占地面积为0.4m,碳化硅充电桩充电效率可达97%,占地面积减少至0.3m

资料来源:观研天下整理

5、碳化硅行业可提升光伏逆变器转换效率

光伏领域,根据相关资料可知,在50KW的组串式逆变器中,Si二极管被SiC二极管替代后有望实现0.3%的系统效率提升。目前,在光伏逆变器的DC/DC升压电路、DC/AC逆变电路中均有碳化硅器件的替代方案,同时应用端、功率器件及光伏逆变器厂商均积极推出相关产品。

光伏逆变器SiC器件应用进展

公司

推出年份

SiC应用情况

英飞凌

2012

适用于光伏逆变器的耐压为1200VSiC型“CoolSiC产品群”产品投产

富士电机

2014

积极推进SiCMOSFET的实用化,20148月开始量产输出功率为1000kW光伏逆变器

田渊电机

2014

采用SiC二极管的逆变器通过减少开关损耗和导通损耗,大幅降低了转换损失

三菱电机

2014

“全SiC-IPMT”电源调整器产品,只使用一个逆变器,可支持4.4kW的输出功率,将直流电力转换成交流电力的转换效率为98.0%

阳光电源

2014

组串逆变器采用了SiCMOS器件,并于2017年在组串式逆变器中实现规模化应用

西门子

2020

推出额定输出功率分别为155kW165kW的用于光伏项目的组串式逆变器,均采用了SiC晶体管设计。与传统逆变器相比,采用SiC晶体管的逆变器具有更高的功率密度,更少的冷却需求和更低的整体系统成本

安森美半导体

2020

推出了适用于太阳能逆变器应用的全SiC功率模块,已被全球领先的电源和热管理方案供应商台达选用,用于支持其M70A三相光伏组串逆变器,产品能实现高达98.8%的峰值能量转换能效

德国Fraunhofer ISE

2021

研发了一款250KWSiC逆变器,可用于连接中压系统的公用事业规模的光伏项目,其运行转换效率为98.4%,可以节省高达40%的体积

资料来源:观研天下整理(WYD)

更多好文每日分享,欢迎关注公众号

【版权提示】观研报告网倡导尊重与保护知识产权。未经许可,任何人不得复制、转载、或以其他方式使用本网站的内容。如发现本站文章存在版权问题,烦请提供版权疑问、身份证明、版权证明、联系方式等发邮件至kf@chinabaogao.com,我们将及时沟通与处理。

我国瓦楞纸行业现状分析:环保政策提供助力 开工率、产量恢复增长

我国瓦楞纸行业现状分析:环保政策提供助力 开工率、产量恢复增长

2021-2023年,我国瓦楞纸行业产能小幅下降。但是,随着经济恢复增长,电商迅猛发展和消费者在线购物习惯的持续增强,瓦楞纸作为物流包装的主要材料,需求上升,进而带动产量及开工率恢复增长。根据数据显示,2023年,我国瓦楞纸行业产能3545万吨,开工率为59.9%,产量达到2124万吨。

2024年11月06日
我国室温硫化硅橡胶行业:产能、产量持续上升 光伏等新兴领域带来新增量

我国室温硫化硅橡胶行业:产能、产量持续上升 光伏等新兴领域带来新增量

室温硫化硅橡胶是我国硅橡胶市场第一大品种,近年来产能及产量不断上升,2023年分别达到245.9万吨和142.8万吨。随着技术进步,我国室温硫化硅橡胶下游应用领域不断拓展,光伏、新能源汽车等新兴领域的快速发展,为其带来了新的增量空间。同时由于近年来房地产市场不景气,建筑领域在室温硫化硅橡胶下游消费中的占比持续下滑,但其

2024年11月05日
我国工业雷管行业:整体产销下滑 但政策推动下电子雷管产量呈爆发式增长

我国工业雷管行业:整体产销下滑 但政策推动下电子雷管产量呈爆发式增长

工业雷管是我国民爆行业的重要组成部分,由于受到产品结构调整和爆破方式改变等因素影响,近年来其产销规模不断缩小。但在《工业和信息化部关于推进民爆行业高质量发展的意见》《“十四五”民用爆炸物品行业安全发展规划》等政策推动下,性能优异的电子雷管表现强劲,产量呈现爆发式增长,在工业雷管总产量中的占比已超90%,已基本实现对普通

2024年11月05日
我国箱板纸行业分析:生产规模稳定上升 进口再创新高致市场供需差扩大

我国箱板纸行业分析:生产规模稳定上升 进口再创新高致市场供需差扩大

箱板纸又称牛皮纸,是国内产量最大的纸种。近几年,我国箱板纸行业产能、产量及开工率稳定上升,而由于进口固体废物清零以及关税政策调整,导致进口量也不断创下新高,其中再生箱纸板进口积极性明显增加。值得注意的是,受政策刺激,我国箱板纸行业需求虽上升,但是不及预期,所以叠加供应规模增加,导致市场供需差扩大。

2024年11月02日
我国热障涂层行业现状分析:工艺路线多元 航天领域大有可为

我国热障涂层行业现状分析:工艺路线多元 航天领域大有可为

由于热障涂层的耐温极限的不断提升、可回收可复用火箭技术的出现以及热障涂层工艺的成熟和成本的降低,使得热障涂层在航天领域应用逐步增多,包括火箭发动机的热端部件、航天热保护系统、姿态控制发动机等等,甚至有可能潜在使用热障涂层作为一种热防护的材料来保护基材。

2024年10月31日
全球及我国塑料软包装市场稳步增长 单一材料前景广阔 整体市场极度分散

全球及我国塑料软包装市场稳步增长 单一材料前景广阔 整体市场极度分散

我国塑料软包装行业呈现梯队化竞争格局:第一梯队为龙头型企业,主要有永新股份、双星新材、紫江企业等;第二梯队为行业内主要竞争者,主要有华源控股、王子新材、珠海中富等; 第三梯队主要为南方包装、普拉斯包装、宏裕包材、海顺新材等大中型企业,此梯队企业数量最多; 第四梯队为中小企业,产品偏向中低端,企业规模较小,竞争力较弱。

2024年10月31日
我国聚硅氧烷行业现状分析:产能产量及消费量稳增 合盛硅业处龙头地位

我国聚硅氧烷行业现状分析:产能产量及消费量稳增 合盛硅业处龙头地位

数据显示,我国聚硅氧烷产能由2018年的141.5万吨上升至2023年的257.1万吨,年均复合增长率达到12.69%。伴随着新增产能持续释放,我国聚硅氧烷产量也在持续上升,2023年达到208.6万吨,同比增长8.42%。

2024年10月31日
我国氯化钾行业发展现状:产能稳定且集中 总进口量突破千万吨

我国氯化钾行业发展现状:产能稳定且集中 总进口量突破千万吨

目前我国氯化钾产能集中度高,2023年CR2超过70%。其中,盐湖股份的氯化钾产能达到500万吨,占比超过50%,国内排名第一,遥遥领先其他企业;其次是藏格矿业,氯化钾产能达到200万吨,占比约为21.05%。

2024年10月30日
微信客服
微信客服二维码
微信扫码咨询客服
QQ客服
电话客服

咨询热线

400-007-6266
010-86223221
返回顶部