泰州市明生磨料磨具廠
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按照電學(xué)性能的不同,碳化硅材料制成的器件分為導(dǎo)電型碳化硅功率器件和半絕緣型碳化硅射頻器件,兩種類型碳化硅器件的終端應(yīng)用領(lǐng)域不同。其中,導(dǎo)電型碳化硅功率器件是通過在低電阻率的導(dǎo)電型襯底上生長碳化硅外延層后進(jìn)一步加工制成,包括造肖特基二極管、MOSFET、IGBT等,主要用于電動(dòng)汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、充電等領(lǐng)域。
Yole數(shù)據(jù)顯示,2021年汽車市場導(dǎo)電型碳化硅功率器件規(guī)模達(dá)6.85億美元,占比62.8%,能源、工業(yè)和交通應(yīng)用市場占比分別為14.1%,11.6%和7.2%。預(yù)計(jì)到2027年,汽車市場導(dǎo)電型碳化硅功率器件規(guī)模達(dá)49.86億美元,占比79.2%,能源、工業(yè)和交通應(yīng)用市場占比分別降至7.3%,8.7%和3.0%。
圖:2027 年導(dǎo)電型碳化硅功率器件下游應(yīng)用占比預(yù)測
據(jù)相關(guān)市場報(bào)告,在多種應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中碳化硅廠,碳化硅功率器件在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的市場增速高于高壓充電樁、光伏發(fā)電和交通軌道領(lǐng)域,需求量大大增加。我們知道,碳化硅在電動(dòng)汽車領(lǐng)域主要用于主驅(qū)逆變器、車載充電系統(tǒng)(OBC)、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(車載 DC/DC)和非車載充電樁。
特別是在電動(dòng)汽車主驅(qū)逆變器中,相比Si-IGBT,碳化硅MOSFET具有明顯優(yōu)勢。一是碳化硅MOSFET功率轉(zhuǎn)換效率更高,電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航距離可延長5-10%,即在同樣續(xù)航里程的情況下可削減電池容量,降低電池成本;二是碳化硅MOSFET的高頻特性可使逆變器線圈、電容小型化碳化硅廠,電驅(qū)尺寸可大幅減少,可聽噪聲的降低能減少電機(jī)鐵損;三是碳化硅MOSFET可承受更高電壓,在電機(jī)功率相同的情況下可以通過提升電壓來降低電流強(qiáng)度,從而使得束線輕量化,節(jié)省安裝空間。
雖然當(dāng)前碳化硅器件單車價(jià)格高于Si-IGBT,但上述優(yōu)勢可降低整車系統(tǒng)成本。以特斯拉Model 3為例,其首次將Si IGBT替換為SiC器件,汽車逆變器效率大幅提升。當(dāng)前比亞迪、蔚來、小鵬、保時(shí)捷等車廠正在轉(zhuǎn)向在電驅(qū)中使用碳化硅MOSFET器件,而且在車廠逐漸形成趨勢。
截至2022年底,全國新能源汽車保有量達(dá)1310萬輛,占汽車總量的4.10%,同比增長 67.13%。其中,純電動(dòng)汽車保有量1045萬輛,占新能源汽車總量的79.78%。根據(jù)全球碳化硅領(lǐng)域龍頭廠商Wolfspeed公司的預(yù)測,到2026年汽車中逆變器所占據(jù)的碳化硅價(jià)值量約為83%,是電動(dòng)汽車中價(jià)值量最大的部分;其次為OBC,價(jià)值量占比約為15%;DC-DC轉(zhuǎn)換器中,SiC價(jià)值量占比在2%左右。
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