中國報告大廳網(wǎng)訊,碳化硅作為第三代半導體材料的代表,憑借其高功率密度、耐高壓高溫、低能耗及抗輻射等優(yōu)異性能,正在成為新能源汽車、5G通信、高效電源和智能電網(wǎng)等領域的核心技術支撐。近年來,我國碳化硅產(chǎn)業(yè)在材料研發(fā)和器件應用上取得了顯著進展,特別是在襯底制造和外延技術方面已具備全球競爭力。然而,碳化硅器件的規(guī)?;瘧萌悦媾R挑戰(zhàn),尤其是在電網(wǎng)領域,其潛力尚未完全釋放。隨著能源轉(zhuǎn)型的深入推進,碳化硅將在未來電力系統(tǒng)中扮演更加重要的角色。

中國報告大廳發(fā)布的《2025-2030年中國碳化硅行業(yè)項目調(diào)研及市場前景預測評估報告》指出,碳化硅襯底是碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié),近年來我國在這一領域取得了重要突破。2024年,國內(nèi)碳化硅襯底行業(yè)產(chǎn)能創(chuàng)下歷史新高,標志著我國在這一關鍵技術領域的競爭力進一步提升。值得注意的是,12英寸碳化硅襯底的研發(fā)成功,為行業(yè)技術升級提供了重要支撐。導電型碳化硅襯底可分為p型和n型,其中p型碳化硅襯底在高壓大功率領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。例如,基于p型碳化硅襯底制備的N溝道SiC IGBT器件在20千伏以上的高壓環(huán)境下已得到驗證,為特高壓功率器件的國產(chǎn)化奠定了基礎。
然而,碳化硅襯底的發(fā)展并非僅僅依賴于尺寸的擴展。行業(yè)專家指出,未來碳化硅襯底的研發(fā)方向應更加注重綜合性能優(yōu)化,包括提升材料品質(zhì)、降低成本以及滿足多元化市場需求。
當前,新能源汽車是碳化硅器件最大的應用場景。碳化硅器件在電動汽車中的應用能夠顯著提升能效,降低能耗,并支持更高功率密度的設計。隨著新能源汽車市場的快速發(fā)展,碳化硅器件在這一領域的需求持續(xù)增長。
與此同時,碳化硅器件在電網(wǎng)領域的應用也逐步展開。2022年9月,我國首座35千伏/5兆瓦碳化硅柔性變電站在河北保定投入運行,標志著碳化硅電力電子變壓器制造技術取得關鍵突破。柔性變電站能夠?qū)崿F(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”多元素交直流柔性互聯(lián),大幅提高能源利用效率,為新型電力系統(tǒng)建設提供技術支撐。
電網(wǎng)領域被認為是碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新藍海。隨著能源革命對電網(wǎng)安全性、可靠性和靈活性的要求不斷提高,碳化硅器件在高壓輸電、新能源接入和柔性變電等環(huán)節(jié)的關鍵作用日益凸顯。與傳統(tǒng)硅基器件相比,碳化硅器件在高壓下的阻斷能力和導通能力具有明顯優(yōu)勢,適用于特高壓應用領域。
未來,隨著分布式電源的普及和新型電力系統(tǒng)的建設,電網(wǎng)對碳化硅器件的需求量將呈現(xiàn)指數(shù)級增長。行業(yè)專家預測,萬伏千安級碳化硅器件在近年內(nèi)實現(xiàn)樣品研制后,將逐步進入商業(yè)化批量應用,屆時國產(chǎn)碳化硅器件有望全面覆蓋高壓輸電領域。
盡管碳化硅產(chǎn)業(yè)在材料技術和器件應用上取得了顯著進展,但規(guī)?;瘧玫摹白詈笠还铩比悦媾R諸多挑戰(zhàn)。例如,碳化硅器件的可靠性和綜合成本問題仍需進一步解決。此外,碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的完整性也亟待提升,特別是在器件技術發(fā)展方面,目前仍滯后于材料技術。
為推動碳化硅產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,需緊扣“雙碳+新基建”需求,加快技術成熟和應用落地。全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同攻關將成為關鍵,包括材料研發(fā)、器件制造和應用場景的深度融合。
總結
碳化硅作為第三代半導體材料,正在新能源汽車和智能電網(wǎng)等領域展現(xiàn)出巨大的市場潛力。我國在碳化硅襯底制造和外延技術上已取得全球領先地位,但在器件應用和產(chǎn)業(yè)鏈完整性方面仍需進一步突破。隨著能源轉(zhuǎn)型的深入推進,碳化硅將在未來電力系統(tǒng)中發(fā)揮更加重要的作用。通過全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同攻關,加快技術成熟和規(guī)模化應用,碳化硅產(chǎn)業(yè)有望為新能源革命和智能電網(wǎng)建設提供強有力的技術支撐。
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