실리콘 카비드 20: 광대역 반도체가 어떻게 세계 에너지 인프라를 재구성하는지

실리콘 카비드 20: 광대역 반도체가 어떻게 세계 에너지 인프라를 재구성하는지

1, 실리콘 탄화물 기술의 핵심 장점: 전통적인 실리콘 기반 재료의 물리적 한계를 돌파
1.1 물질재산의 돌파구
고압 및 고온 저항성: 실리콘 카비드 (SiC) 밴드 간격 3.2eV (실리콘은 1.1eV에 불과합니다), 분해 필드 강도는 실리콘의 10 배이며 200 °C 이상의 고온 작업 환경에 견딜 수 있습니다.장치의 신뢰성을 크게 향상시킵니다 16.
높은 주파수 및 낮은 손실 특성: SiC MOSFET의 스위칭 속도는 실리콘 기반 IGBT보다 100배 빨라지고, 켜기 저항은 실리콘 기반 장치의 1/100으로 감소합니다.그리고 시스템 에너지 소비는 70% 감소합니다.
부피와 무게 최적화: 같은 전력에서 실리콘 탄화물 장치의 부피는 실리콘 기반 장치의 1/3으로 감소하여 새로운 에너지 장비의 가벼움을 돕습니다.
1.2 경제 개선 경로
2023-2024 글로벌 실리콘 카바이드 장치 가격 하락 35% (예를 들어 1200V/40mΩ SiC MOSFET 단위 가격 35 위안에서 23 위안으로), 미래의 비용은 실리콘 IGBT 1.5-2 배에 가깝게 될 것으로 예상됩니다.상용화 과정을 가속화 3.
2새로운 에너지 분야에서 적용 시나리오의 심층 분석
2.1 새로운 에너지 차량: 에너지 효율 혁명을 주도하는 세 가지 핵심 모듈
주동 인버터: 실리콘 카바이드의 사용은 5%로 모터 제어 시스템 손실을 줄일 수 있습니다, 범위는 10%, 테슬라 모델 3, BYD 한 및 기타 모델은 대규모 응용 프로그램을 달성했습니다.
탑재 요금 시스템 (OBC): SiC 장치는 충전 효율을 97% 이상으로 높이고 800V 고전압 플랫폼을 지원하며 15분에서 80%까지 초고속 충전을 달성합니다.
DC/DC 변환기: 실리콘 카바이드 솔루션은 필터 용량 요구 사항을 40% 감소시키고 전력 밀도를 3배 증가시킵니다.
2.2 충전 스파일: 고전압 빠른 충전의 주요 기술 지원
동전 급전 충전 덩어리에 있는 실리콘 카바이드 장치는 회로 토폴로지를 단순화하고 라디에이터의 부피를 50% 감소시키고 480kW의 과충전 전력을 지원합니다.그리고 시장 규모는 2에 도달 할 것으로 예상됩니다.2024년에는 50억 위안입니다.
2.3 태양광 발전: 효율성 도약에 대한 파괴적 해결책
SiC MOSFET를 사용하는 태양광 인버터의 변환 효율은 96%에서 99%로 증가하고 에너지 손실은 50% 감소하고 장비의 수명은 50배로 길어집니다.그리고 수명 주기의 전력 비용은 12% 감소합니다..
3, 산업 경쟁 패턴 및 기술 도전
3.1 세계 시장 패턴
국제 제조업체가 지배하고 있습니다: 울프스피드, 인피니온 및 다른 상위 5개 기업은 91.9%의 시장 점유율을 차지하고 있으며, 2026년 전 세계 실리콘 카바이드 생산 용량이 4600만 개 (6인치에 해당) 로 계획됩니다.
중국 제조업계의 돌파구: 순수 반도체 회사들은 1200V SiC MOSFET의 Rsp (특정 온 저항) 을 2.8-3.3mΩ로 줄여서 점차 국제 선도적 38.
3.2 주요 기술적인 곤경
드라이브 회로 설계: 고주파 스위치로 인한 전압 오스컬레이션 (dv/dt 최대 100kV/μs) 및 전자기 간섭 (EMI) 은 억제되어야 합니다.
패키지 프로세스 최적화: 낮은 기생성 인덕턴스 패키지 (<5nH) 는 실리콘 카비드 712의 높은 주파수 특성에 부합하도록 개발되었습니다.
4, 미래 동향 및 전략적 제안
4.1 기술 반복 방향
시스템 비용과 부피를 추가로 줄이기 위해 양면 냉각 모듈 및 통합 설계 (IPM 패키지 등) 개발119.
4.2 산업 사슬 협업 경로
"기반 - 에피택시 - 장치 - 응용 프로그램" 전체 체인 현지화 기능을 구축하고 2026 년 중국의 실리콘 카바이드 기반의 목표 비용은 2000 유안 / 조각 312으로 감소 할 것입니다.
결론
실리콘 카비드 기술은 물질 혁신으로 새로운 에너지 산업의 구조적 업그레이드를 촉진하고 있습니다.에너지 효율의 세 가지 차원에서 계속해서 가치를 창출할 것입니다., 장비 신뢰성 및 시스템 경제, 글로벌 탄소 중립 전략의 핵심 기술 운반자가됩니다.