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我國(guó)碳化硅行業(yè)滲透率將加速提升 車企、光伏廠商等大舉分食下游蛋糕

1、碳化硅定義及分類

根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)碳化硅行業(yè)發(fā)展深度研究與投資趨勢(shì)分析報(bào)告(2024-2031年)》顯示,碳化硅化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好。此外,碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級(jí),僅次于世界上最硬的金剛石(10級(jí)),具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。

碳化硅性質(zhì)分析

定義

主要內(nèi)容

物理性質(zhì)

高硬度(克氏硬度為3000kg/mm2),可以切割紅寶石;

高耐磨性,僅次于金剛石;

熱導(dǎo)率超過(guò)金屬銅,是Si3倍,是GaAs8~10;

熱穩(wěn)定性較高,在常壓下不可能熔化;

散熱性能好,對(duì)于大功率器件非常重要。

化學(xué)性質(zhì)

耐腐蝕性非常強(qiáng),室溫下幾乎可以抵抗任何已知的腐蝕劑;

SIC表面易氧化生成SiO2薄層,能防止其進(jìn)一步氧化,在高于1700℃時(shí),這層氧化膜熔化并迅速發(fā)生氧化反應(yīng);

4H-SIC6H-SiC帶隙約是Si3倍,是GaAs2;其擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高于Si一個(gè)數(shù)量級(jí),飽和電子漂移速度是Si2.5倍。H-SiC的帶隙比6H-SiC更寬。

資料來(lái)源:觀研天下整理

目前,工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑碳化硅和綠碳化硅兩種,都屬于α-碳化硅。其中,黑碳化硅含SiC約95%,其韌性高于綠碳化硅,用于玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等加工抗張強(qiáng)度低的材料;綠碳化硅含SiC約97%以上,自銳性好,大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金、光學(xué)玻璃、精磨高速鋼刀具。

碳化硅分類

<strong>碳化硅分類</strong>

資料來(lái)源:觀研天下整理

2、碳化硅行業(yè)主要應(yīng)用于新能源汽車、光伏等領(lǐng)域

現(xiàn)階段,我國(guó)“十四五”規(guī)劃已將碳化硅半導(dǎo)體納入重點(diǎn)支持領(lǐng)域。隨著國(guó)家“新基建”戰(zhàn)略的實(shí)施,碳化硅半導(dǎo)體將在5G基站建設(shè)、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心等新基建領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

碳化硅屬于第三代半導(dǎo)體材料,處于寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的前端,是前沿、基礎(chǔ)的核心關(guān)鍵材料,在5G通信、國(guó)防應(yīng)用、數(shù)據(jù)傳輸、航空航天、新能源汽車、光伏產(chǎn)業(yè)、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

我國(guó)碳化硅市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素之一是新能源汽車市場(chǎng)的快速滲透,新能源汽車占行業(yè)下游應(yīng)用市場(chǎng)的份額為38%。其次是消費(fèi)類電源,占比為22%;光伏占據(jù)著15%的份額。

我國(guó)碳化硅市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素之一是新能源汽車市場(chǎng)的快速滲透,新能源汽車占行業(yè)下游應(yīng)用市場(chǎng)的份額為38%。其次是消費(fèi)類電源,占比為22%;光伏占據(jù)著15%的份額。

數(shù)據(jù)來(lái)源:觀研天下整理

3、碳化硅受新能源汽車廠商熱捧,助力行業(yè)滲透率上升

具體來(lái)看,在新能源汽車領(lǐng)域,碳化硅憑借高效率、高功率密度等優(yōu)異特性,能有效提升續(xù)航、節(jié)省電池成本。自2019年來(lái),包括保時(shí)捷、小鵬汽車、理想汽車、極氪汽車、阿維塔、問(wèn)界等整車品牌,都已經(jīng)推出800V高壓系統(tǒng),其中的關(guān)鍵就是碳化硅,其主要原因是搭載碳化硅功率器件的高壓系統(tǒng),普遍可以實(shí)現(xiàn)十多分鐘即可將電池電量從10%充至80%。而且,由于碳化硅逆變器體積較小,還可搭載成本更低的冷卻系統(tǒng),從而降低整車成本。目前,我國(guó)新能源汽車主驅(qū)逆變器、車載OBC、DC/DC轉(zhuǎn)換器已率先開(kāi)啟SiC SBD、SiC MOS的滲透。

碳化硅在汽車主驅(qū)、OBC、DC/DC 的應(yīng)用情況

模塊

SiC器件類型

可替換硅基器件

相比硅基優(yōu)勢(shì)

代表車型

主驅(qū)

MOSFET

Si-IGBT

提升能量轉(zhuǎn)化效率、減小系統(tǒng)體積、提高開(kāi)關(guān)頻率

特斯拉Model3/Y、蔚來(lái)ET5/ET7

OBC

MOSFET

Si-IGBT/Si-MOSFET

提升能量轉(zhuǎn)化效率、減小系統(tǒng)體積

比亞迪海豹、豐田bZ4X

SBD

PFCSi-SBD

提升整流效率

DC/DC

MOSFET

Si-IGBT/Si-MOSFET

提升能量轉(zhuǎn)化效率、減小系統(tǒng)體積

SBD

前后兩級(jí)Si-SBD

提升整流效率

資料來(lái)源:觀研天下整理

在此背景下,碳化硅受新能源汽車廠商熱捧,加速推出搭載碳化硅的車型,助力行業(yè)加速滲透。在車企方面,根據(jù)數(shù)據(jù),2023年,小鵬G6、極氪X、智己LS6等多款20-25萬(wàn)元價(jià)格段的標(biāo)配碳化硅車型上市,未來(lái)仍將有同價(jià)格段車型如極氪007等上市。

我國(guó)主流碳化硅車型一覽

車企

車型

上市時(shí)間

價(jià)格段(萬(wàn)元)

型號(hào)

是否800V

是否搭載碳化硅

特斯拉

Model 3

2018

25.99-29.74

B級(jí)轎車/純電

標(biāo)配

Model Y

2020

26.39-36.39

B級(jí)SUV/純電

標(biāo)配

Model X Plaid

2021

83.89

B級(jí)SUV/純電

標(biāo)配

Model S Plaid

2021

82.89

B級(jí)轎車/純電

標(biāo)配

蔚來(lái)

ET5T

20236

29.8-35.6

B級(jí)轎車/純電

標(biāo)配

理想

MEGA

20242

50

MPV/純電

標(biāo)配

小鵬

G6

20236

20.99-27.69

B級(jí)SUV/純電

標(biāo)配

華為

智界S7

202311

25.80-35.80

B級(jí)轎車/純電

標(biāo)配

阿維塔12

202311

30.08-40.08

B級(jí)轎車/純電

標(biāo)配

問(wèn)界M9

202312

50-60

D級(jí)SUV/純電&混動(dòng)

標(biāo)配

小米

SU7

2024

暫無(wú)報(bào)價(jià)

C級(jí)轎車/純電

標(biāo)配

比亞迪

仰望U8

20239

109.8

越野SUV/混動(dòng)

標(biāo)配

方程豹豹5

202311

28.98-35.28

越野SUV/混動(dòng)

800V

標(biāo)配

仰望U9

2024

暫無(wú)報(bào)價(jià)

超跑/純電

標(biāo)配

吉利

極氪 X

20234

18.98-22.98

ASUV/純電

標(biāo)配

極氪001FR

202310

76.9

C級(jí)超跑/純電

標(biāo)配

極越 01

202311

24.99-33.99

C級(jí)SUV/純電

標(biāo)配

極氪CS1 E

2023年底

暫無(wú)報(bào)價(jià)

B級(jí)轎車/純電

標(biāo)配

上汽

智己LS 6

202310

22.99-29.19

C級(jí)SUV/純電

標(biāo)配

資料來(lái)源:觀研天下整理

值得注意的是,大多數(shù)整車企業(yè)還擴(kuò)大對(duì)于碳化硅功率器件的投入。例如,東風(fēng)集團(tuán)旗下的智新半導(dǎo)體碳化硅模塊已于去年搭載于相關(guān)車型上;比亞迪也透露在開(kāi)發(fā)碳化硅功率器件;10月22日,一汽紅旗宣布,由研發(fā)總院新能源開(kāi)發(fā)院功率電子開(kāi)發(fā)部自主設(shè)計(jì)的碳化硅功率芯片完成首次流片。此外,斯達(dá)半導(dǎo)、中國(guó)中車、三安光電、華潤(rùn)微電子、派恩杰、芯聚能等企業(yè)也在布局車規(guī)級(jí)碳化硅產(chǎn)品。

4、800V車型滲透,充電樁升壓、提效需求拉動(dòng)碳化硅行業(yè)應(yīng)用

而要滿足新能源汽車快充需求,直流快充樁電壓需要提升到800-1000V,所用功率器件耐壓必須提高到1200V以上,適合應(yīng)用碳化硅。此外,使用碳化硅器件還能降低拓?fù)鋸?fù)雜度,減少驅(qū)動(dòng)配套電路數(shù)量與功率器件用量,對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言,應(yīng)用SiC器件可以減少開(kāi)關(guān)損耗,提升轉(zhuǎn)換效率。因此,南方電網(wǎng)、巨灣技研、FreeWire、Rhombus等廠商已發(fā)布碳化硅技術(shù)為核心的充電樁項(xiàng)目,行業(yè)滲透率有望快速提升。

充電樁SiC器件應(yīng)用進(jìn)展

廠商/項(xiàng)目

產(chǎn)品

SiC應(yīng)用情況

歐陸通

充電模塊

采用SiC技術(shù)的75KW液冷超充電源模塊,寬電壓輸出200-1000V、寬電壓輸入260Vac-530V,可實(shí)現(xiàn)半載97%,滿載96.5%的高效率

優(yōu)優(yōu)綠能

充電模塊

已推出40kW、60kWSiC液冷充電模塊產(chǎn)品,其中40KWSiC模塊最高轉(zhuǎn)換效率可達(dá)97%

盛弘股份

充電模塊

SiCMOS50kW充電模塊,最高效率超過(guò)97%,支持最大133.3A電流穩(wěn)定輸出,支持50-1000V超寬電壓輸出范圍

鈦芯電子

充電模塊

SiCtron?功率器件的應(yīng)用,可以將充電樁充電效率提高到96%。以160KW充電樁為例,使用碳化硅器件其體積重量可降低30%,充電時(shí)間可縮短50%,約30分鐘可以完成一臺(tái)新能源汽車的充電需求

南方電網(wǎng)

充電樁

采用SiC技術(shù),其充電樁充電峰值效率達(dá)96%,充電場(chǎng)站能耗下降11%,平均20個(gè)樁可節(jié)省2.5萬(wàn)度電/

巨灣技研

充電樁

采用碳化硅充電樁技術(shù),項(xiàng)目總體規(guī)劃產(chǎn)能為8Gwh/年,具備為12萬(wàn)輛新能源汽車實(shí)現(xiàn)配套的能力。項(xiàng)目預(yù)計(jì)2023年三季度試產(chǎn),2025年全面建成

威勝

充電樁

威勝聯(lián)手三安通過(guò)研究碳化硅有序充電模塊,打造了碳化硅充電樁,項(xiàng)目已完成試點(diǎn)。以120kW充電樁為例,普通充電樁充電效率為93%,占地面積為0.4m,碳化硅充電樁充電效率可達(dá)97%,占地面積減少至0.3m

資料來(lái)源:觀研天下整理

5、碳化硅行業(yè)可提升光伏逆變器轉(zhuǎn)換效率

光伏領(lǐng)域,根據(jù)相關(guān)資料可知,在50KW的組串式逆變器中,Si二極管被SiC二極管替代后有望實(shí)現(xiàn)0.3%的系統(tǒng)效率提升。目前,在光伏逆變器的DC/DC升壓電路、DC/AC逆變電路中均有碳化硅器件的替代方案,同時(shí)應(yīng)用端、功率器件及光伏逆變器廠商均積極推出相關(guān)產(chǎn)品。

光伏逆變器SiC器件應(yīng)用進(jìn)展

公司

推出年份

SiC應(yīng)用情況

英飛凌

2012

適用于光伏逆變器的耐壓為1200VSiC型“CoolSiC產(chǎn)品群”產(chǎn)品投產(chǎn)

富士電機(jī)

2014

積極推進(jìn)SiCMOSFET的實(shí)用化,20148月開(kāi)始量產(chǎn)輸出功率為1000kW光伏逆變器

田淵電機(jī)

2014

采用SiC二極管的逆變器通過(guò)減少開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗,大幅降低了轉(zhuǎn)換損失

三菱電機(jī)

2014

“全SiC-IPMT”電源調(diào)整器產(chǎn)品,只使用一個(gè)逆變器,可支持4.4kW的輸出功率,將直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力的轉(zhuǎn)換效率為98.0%

陽(yáng)光電源

2014

組串逆變器采用了SiCMOS器件,并于2017年在組串式逆變器中實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用

西門子

2020

推出額定輸出功率分別為155kW165kW的用于光伏項(xiàng)目的組串式逆變器,均采用了SiC晶體管設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)逆變器相比,采用SiC晶體管的逆變器具有更高的功率密度,更少的冷卻需求和更低的整體系統(tǒng)成本

安森美半導(dǎo)體

2020

推出了適用于太陽(yáng)能逆變器應(yīng)用的全SiC功率模塊,已被全球領(lǐng)先的電源和熱管理方案供應(yīng)商臺(tái)達(dá)選用,用于支持其M70A三相光伏組串逆變器,產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)高達(dá)98.8%的峰值能量轉(zhuǎn)換能效

德國(guó)Fraunhofer ISE

2021

研發(fā)了一款250KWSiC逆變器,可用于連接中壓系統(tǒng)的公用事業(yè)規(guī)模的光伏項(xiàng)目,其運(yùn)行轉(zhuǎn)換效率為98.4%,可以節(jié)省高達(dá)40%的體積

資料來(lái)源:觀研天下整理(WYD)

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我國(guó)氯化鉀行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀:產(chǎn)能穩(wěn)定且集中 總進(jìn)口量突破千萬(wàn)噸

我國(guó)氯化鉀行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀:產(chǎn)能穩(wěn)定且集中 總進(jìn)口量突破千萬(wàn)噸

目前我國(guó)氯化鉀產(chǎn)能集中度高,2023年CR2超過(guò)70%。其中,鹽湖股份的氯化鉀產(chǎn)能達(dá)到500萬(wàn)噸,占比超過(guò)50%,國(guó)內(nèi)排名第一,遙遙領(lǐng)先其他企業(yè);其次是藏格礦業(yè),氯化鉀產(chǎn)能達(dá)到200萬(wàn)噸,占比約為21.05%。

2024年10月30日
我國(guó)碳化硅行業(yè)滲透率將加速提升 車企、光伏廠商等大舉分食下游蛋糕

我國(guó)碳化硅行業(yè)滲透率將加速提升 車企、光伏廠商等大舉分食下游蛋糕

我國(guó)碳化硅市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模快速增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素之一是新能源汽車市場(chǎng)的快速滲透,新能源汽車占行業(yè)下游應(yīng)用市場(chǎng)的份額為38%。其次是消費(fèi)類電源,占比為22%;光伏占據(jù)著15%的份額。

2024年10月29日
我國(guó)順丁橡膠行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀:產(chǎn)能迎來(lái)新一輪擴(kuò)張 出口需求持續(xù)旺盛

我國(guó)順丁橡膠行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀:產(chǎn)能迎來(lái)新一輪擴(kuò)張 出口需求持續(xù)旺盛

2016-2021年,受供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革深入和環(huán)保政策影響,我國(guó)部分落后產(chǎn)能陸續(xù)退出順丁橡膠市場(chǎng),同時(shí)新增產(chǎn)能上馬速度較慢,使得順丁橡膠產(chǎn)能整體處于萎縮階段,由2016年的172.2萬(wàn)噸下降至2021年的148.2萬(wàn)噸;其后,我國(guó)順丁橡膠新增、擴(kuò)能項(xiàng)目的投產(chǎn)速度明顯加快,使得其產(chǎn)能迎來(lái)新一輪擴(kuò)張,2022年達(dá)到171.2

2024年10月29日
我國(guó)光刻膠市場(chǎng)擴(kuò)容 政策支持力度加大 本土企業(yè)正逐步突破行業(yè)壁壘

我國(guó)光刻膠市場(chǎng)擴(kuò)容 政策支持力度加大 本土企業(yè)正逐步突破行業(yè)壁壘

數(shù)據(jù)顯示,2019-2023年我國(guó)光刻膠市場(chǎng)規(guī)模由81.4億元增長(zhǎng)至109.2億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率為7.6%;預(yù)計(jì)2024年我國(guó)光刻膠市場(chǎng)規(guī)模達(dá)114.4億元,較上年同比增長(zhǎng)4.8%。

2024年10月29日
我國(guó)鈦白粉行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀:供給規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大 出口需求持續(xù)旺盛

我國(guó)鈦白粉行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀:供給規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大 出口需求持續(xù)旺盛

我國(guó)是鈦白粉凈出口國(guó),近年來(lái)其出口需求持續(xù)旺盛,推動(dòng)出口量和凈出口量不斷上升,2023年分別達(dá)到164.17萬(wàn)噸和155.72萬(wàn)噸,同比分別增長(zhǎng)16.79%和21.41%。同時(shí),隨著國(guó)內(nèi)鈦白粉供應(yīng)能力提升,其進(jìn)口量整體呈現(xiàn)下降態(tài)勢(shì),2023年達(dá)到8.45萬(wàn)噸,同比下降31.36%。值得一提的是,近年來(lái)我國(guó)鈦白粉出口量占

2024年10月28日
配額之戰(zhàn)逐漸結(jié)束 我國(guó)R32制冷劑行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模趨于穩(wěn)定 需求保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)

配額之戰(zhàn)逐漸結(jié)束 我國(guó)R32制冷劑行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模趨于穩(wěn)定 需求保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)

在消費(fèi)領(lǐng)域,空調(diào)占據(jù)R32制冷劑市場(chǎng)應(yīng)用七成份額。而在空調(diào)制冷劑應(yīng)用結(jié)構(gòu)方面,R22機(jī)型、R32機(jī)型和R410A機(jī)型在家用空調(diào)市場(chǎng)的占比分別約為2%、65%、30%以上。R32空調(diào)機(jī)型之所以占比如此高,其主要原因是因?yàn)楦窳?、美的、海爾等空調(diào)大廠家都完成R32制冷劑的切換,剩下的是一些小廠尚未切換。

2024年10月25日
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