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「全球鐵合金菁英聚首紫禁之巔 洞見產業(yè)新勢能 · 鏈接跨國新商機」
5/28-30 北京 共鑄億級市場新生態(tài)！聯系方式：15343160065
中國鐵合金網：碳化硅因其出色的高功率密度、耐高壓高溫、低能耗及抗輻射等性能，在新能源汽車、5G通信、高效電源、智能電網等領域展現出巨大的市場潛力。我國碳化硅產業(yè)起步于本世紀初，目前已在碳化硅材料及器件研制上取得一系列重大突破。
“作為成熟的第三代半導體材料，碳化硅取代現行的硅基材料是必然趨勢。”中國電機工程學會電力系統(tǒng)電力電子器件專委會主任委員邱宇峰表示，碳化硅產業(yè)會有兩波應用浪潮，第一波在新能源汽車領域，第二波在電網領域？梢钥隙ǖ氖，碳化硅在電網上的需求將堪比新能源汽車領域。
他認為，目前我國碳化硅產業(yè)呈現出高度分化和需求集中的特點，主要體現在碳化硅襯底和外延技術近年來有了顯著提升，而碳化硅器件技術發(fā)展及市場應用還滯后于材料的發(fā)展。當前，國內碳化硅生產能力仍以襯底制造為核心，無論是生產質量還是成本控制，在全球已極具競爭優(yōu)勢。
“不過，碳化硅器件在應用上的短板，對碳化硅產業(yè)鏈的完整性產生了直接影響。”國家電網中國電力科學研究院電力電子所副總工程師楊霏說，碳化硅器件在電網上的應用仍處于示范工程階段，隨著碳化硅產業(yè)對新能源汽車、智能電網等領域的滲透率持續(xù)提升，這一市場需求有望加快打開。
早在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，此舉標志著我國自主研發(fā)的碳化硅電力電子變壓器制造技術取得了關鍵突破，楊霏正是該項目負責人。他表示，柔性變電站能實現“源網荷儲”多元素交直流柔性互聯，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，“隨著分布式電源進入配網并形成有源配網后，電力電子技術將成為新型電力系統(tǒng)剛需。一旦變成剛需，電網對碳化硅器件的需求量將呈現指數級增長”。
當前，新能源汽車是碳化硅器件市場的最大應用場景。隨著碳化硅在電網中的應用效果被廣泛認可，這一市場或將成為碳化硅產業(yè)發(fā)展的新藍海。“新型電力系統(tǒng)建設要求從根本上改變了電網形態(tài)，亟需新型電力電子裝備。硅器件性能參數已經接近極限，碳化硅器件的應用將大大推動電網柔性化、電力電子化進程。”楊霏說，絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）同時具備了現在主流器件絕緣柵型場效應晶體管（MOSFET）的高速性能和雙極性結型晶體管（BJT）的高增益優(yōu)點。在高壓下，碳化硅IGBT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，在國家能源轉型背景下對高壓大功率輸電、軌道交通等領域具有重要意義。
多位專家表示，能源革命對電網的安全性、可靠性、可控性和靈活性提出了更高要求，未來電網需要更高電壓、更大容量、更高性能、更小體積的靈活交直流輸電裝置，碳化硅器件將成為新一代電力電子裝置的核心。下一步，應加快推動碳化硅在電網中規(guī)模化應用，充分發(fā)揮其在柔性變電、新能源接入、高壓輸電等環(huán)節(jié)的關鍵作用。
2024年，我國碳化硅襯底行業(yè)產能創(chuàng)下了歷史新高。隨著滲透率不斷提升，市場對碳化硅襯底品質、成本、性能多元化等方面的要求也在不斷提高，對企業(yè)技術創(chuàng)新、產品開發(fā)和產業(yè)化能力提出更高要求。“不斷拓展研發(fā)深度和廣度，保證產品創(chuàng)新升級的速度，對于碳化硅企業(yè)至關重要，而碳化硅襯底片的尺寸擴展已成為業(yè)內公認的關鍵路徑。”作為國內碳化硅領軍企業(yè)，天岳先進首席技術官高超表示，公司研發(fā)的業(yè)內首款具有自主知識產權12英寸碳化硅襯底產品，為碳化硅產業(yè)技術升級提供了重要支撐。
據介紹，導電型碳化硅襯底可分為p型和n型。其中，p型碳化硅襯底制備的N溝道SiC IGBT器件在高溫和高壓環(huán)境下表現出色，尤其在高壓大功率領域展現出極為廣闊的應用前景。2020年，國家電網中國電科院成功研制了首枚18千伏N溝道SiC IGBT。目前，國際上基于p型碳化硅襯底制備的N溝道SiC IGBT，在20千伏以上的器件上已得到驗證。12英寸p型碳化硅襯底的問世，對于推動高端特高壓功率器件國產化具有重要意義。
不過，如何推動行業(yè)發(fā)展從“尺寸升級”向“綜合性能優(yōu)化”躍進，仍是碳化硅行業(yè)高質量發(fā)展的新課題。邱宇峰認為，目前碳化硅器件規(guī)；瘧玫“最后一公里”挑戰(zhàn)，既包括可靠性等技術成熟度因素，也有應用場景綜合成本等考量，需緊扣“雙碳+新基建”需求，加快應用落地。
楊霏認為，未來電力系統(tǒng)對于碳化硅器件需求強烈，要促進全產業(yè)鏈協同攻關，加快實現碳化硅器件的規(guī)；瘧。據悉，萬伏千安級碳化硅器件在近年內實現樣品研制后將逐步進入商業(yè)化批量應用，屆時國產碳化硅器件有望全面覆蓋高壓輸電領域，以產能與技術的“雙向奔赴”推動新型電力系統(tǒng)建設。
來源：經濟日報
- [責任編輯：Alakay]
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