Επανάσταση της τεχνολογίας του καρβιδίου του πυριτίου στη νέα ενέργεια
∆ημιουργία νέων τεχνολογιών

1Το βασικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας του καρβιδίου του πυριτίου: διάρρηξη των φυσικών ορίων των παραδοσιακών υλικών με βάση το πυρίτιο
1.1 Έκρηξη στην υλική ιδιοκτησία
Αντοχή σε υψηλή πίεση και υψηλή θερμοκρασία: διαφορά ζώνης του καρβιδίου του πυριτίου (SiC) 3,2eV (το πυρίτιο είναι μόνο 1,1eV), η αντοχή του πεδίου διάσπασης είναι 10 φορές μεγαλύτερη από αυτή του πυριτίου, μπορεί να αντέξει περιβάλλον εργασίας υψηλής θερμοκρασίας άνω των 200 °C,βελτιώνει σημαντικά την αξιοπιστία της συσκευής 16.
Χαρακτηριστικά υψηλής συχνότητας και χαμηλής απώλειας: Η ταχύτητα εναλλαγής των SiC MOSFET είναι 100 φορές ταχύτερη από αυτή των IGBT με βάση το πυρίτιο, η αντίσταση ανάφλεξης μειώνεται στο 1/100 της αντίστασης των συσκευών με βάση το πυρίτιο,και η κατανάλωση ενέργειας του συστήματος μειώνεται κατά 70%.
Βελτιστοποίηση του όγκου και του βάρους: με την ίδια ισχύ, ο όγκος των συσκευών με καρβίδιο του πυριτίου μειώνεται στο 1/3 των συσκευών με βάση το πυρίτιο, γεγονός που συμβάλλει στο ελαφρύ βάρος των συσκευών νέας ενέργειας 68.
1.2 Οδός οικονομικής βελτίωσης
Το 2023-2024 η παγκόσμια τιμή συσκευών καρβιδίου πυριτίου μειώνεται κατά 35% (όπως η τιμή μονάδας MOSFET SiC 1200V/40mΩ από 35 γιουάν σε 23 γιουάν), το μελλοντικό κόστος αναμένεται να είναι κοντά στο IGBT πυριτίου 1,5-2 φορές,να επιταχύνει τη διαδικασία εμπορευματοποίησης 3.
2, Επεξεργασία και αναθεώρηση των προγραμμάτων και των προγραμμάτων
2.1 Νέα ενεργειακά οχήματα: Οι τρεις βασικές ενότητες που οδηγούν στην επανάσταση της ενεργειακής απόδοσης
Μετατροπέας κύριας κίνησης: Η χρήση του καρβιδίου του πυριτίου μπορεί να μειώσει την απώλεια του συστήματος ελέγχου κινητήρα κατά 5%, το εύρος 10%, το Tesla Model 3, το BYD Han και άλλα μοντέλα έχουν επιτύχει μεγάλης κλίμακας εφαρμογή 13.
Σύστημα επιβατικών χρεώσεων (OBC): Οι συσκευές SiC αυξάνουν την απόδοση φόρτισης σε περισσότερο από 97%, υποστηρίζουν πλατφόρμες υψηλής τάσης 800V και επιτυγχάνουν υπερ-γρήγορη φόρτιση 15 λεπτών έως 80%.
Μετατροπείς συνεχούς ρεύματος: Οι λύσεις καρβιδίου του πυριτίου μειώνουν τις απαιτήσεις χωρητικότητας του φίλτρου κατά 40% και αυξάνουν την πυκνότητα ισχύος κατά 3 φορές.
2.2 Στήλη φόρτισης: βασική τεχνική υποστήριξη της ταχείας φόρτισης υψηλής τάσης
Οι συσκευές από καρβίδιο του πυριτίου σε συσσωρευτή ταχείας φόρτισης συνεχούς ρεύματος μπορούν να απλοποιήσουν την τοπολογία του κυκλώματος, να μειώσουν τον όγκο του ψυγείου κατά 50%, να υποστηρίξουν ισχύ υπερφόρτισης 480kW,και το μέγεθος της αγοράς αναμένεται να φθάσει το 2.5 δισεκατομμύρια γιουάν το 2024.
2.3 Η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας: μια διαταρακτική λύση για τα άλματα της αποδοτικότητας
Η απόδοση μετατροπής των φωτοβολταϊκών μετατροπών που χρησιμοποιούν SiC MOSFET αυξάνεται από 96% σε 99%, η απώλεια ενέργειας μειώνεται κατά 50%, η διάρκεια ζωής του εξοπλισμού παρατείνεται κατά 50 φορές,και το κόστος ενέργειας του κύκλου ζωής μειώνεται κατά 12%.
3, πρότυπο βιομηχανικού ανταγωνισμού και τεχνολογικές προκλήσεις
3.1 Παγκόσμια διαμόρφωση της αγοράς
Οι διεθνείς κατασκευαστές κυριαρχούν: Η Wolfspeed, η Infineon και άλλες πέντε κορυφαίες επιχειρήσεις κατέχουν μερίδιο αγοράς 91,9%, η παγκόσμια παραγωγική ικανότητα καρβιδίου πυριτίου για το 2026 προβλέπεται σε 4,6 εκατομμύρια τεμάχια (ισοδύναμα με 6 ίντσες) 3.
Κινέζοι κατασκευαστέςΟι εταιρείες καθαρών ημιαγωγών έχουν μειώσει την Rsp (ειδική αντίσταση ενεργοποίησης) του 1200V SiC MOSFET σε 2,8-3,3mΩ, προσεγγίζοντας σταδιακά το διεθνές κορυφαίο επίπεδο των 38.
3.2 Βασικό τεχνικό πρόβλημα
Σχεδιασμός κυκλώματος κίνησης: Οι ταλαντώσεις τάσης (dv/dt έως 100kV/μs) και οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI) που προκαλούνται από τη διασύνδεση υψηλής συχνότητας πρέπει να κατασταλεί.
Βελτιστοποίηση διαδικασιών πακέτων: Αναπτύχθηκαν πακέτα χαμηλής παρασιτικής επαγωγικότητας (< 5nH) για να ταιριάζουν με τα υψηλά χαρακτηριστικά συχνότητας του καρβιδίου του πυριτίου 712.
4, μελλοντικές τάσεις και στρατηγικές προτάσεις
4.1 Κατεύθυνση επανάληψης της τεχνολογίας
Ανάπτυξη διπλών πλευρών μονάδων ψύξης και ολοκληρωμένων σχεδίων (όπως συσκευές IPM) για περαιτέρω μείωση του κόστους και του όγκου του συστήματος119.
4.2 Δρόμος συνεργασίας βιομηχανικής αλυσίδας
Κατασκευάστε την ικανότητα τοπικοποίησης πλήρους αλυσίδας "υπόστρωμα - επιταξία - συσκευή - εφαρμογή" και το στόχο του κόστους του υπόστρου καρβιδίου πυριτίου της Κίνας θα μειωθεί σε 2000 γιουάν / κομμάτι 312 το 2026.
Συμπεράσματα
Η τεχνολογία του καρβιδίου του πυριτίου προωθεί τη διαρθρωτική αναβάθμιση της νέας ενεργειακής βιομηχανίας με την καινοτομία των υλικών.θα συνεχίσει να απελευθερώνει αξία στις τρεις διαστάσεις της ενεργειακής απόδοσης, την αξιοπιστία του εξοπλισμού και την οικονομία του συστήματος, και να καταστούν ο βασικός φορέας τεχνολογίας της παγκόσμιας στρατηγικής ουδετερότητας άνθρακα.