華為：SiC爆發(fā)的拐點(diǎn)臨近
[導(dǎo)讀]在九月底，華為發(fā)布了《數(shù)字能源2030》白皮書。他們?cè)诎灼惺紫戎赋觯诋?dāng)前環(huán)境下，控制溫室氣體排放，共同拯救人類家園，控制傳統(tǒng)化石能源應(yīng)用刻不容緩。與此同時(shí)，世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展需要可持續(xù)性的能源供給，而可再生能源將在此器件承擔(dān)重任?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)和數(shù)字技術(shù)成為驅(qū)動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)變革...
在九月底，華為發(fā)布了《數(shù)字能源2030》白皮書。他們?cè)诎灼惺紫戎赋觯诋?dāng)前環(huán)境下，控制溫室氣體排放，共同拯救人類家園，控制傳統(tǒng)化石能源應(yīng)用刻不容緩。與此同時(shí)，世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展需要可持續(xù)性的能源供給，而可再生能源將在此器件承擔(dān)重任。
“電力電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)成為驅(qū)動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)變革的核心技術(shù)”，華為在白皮書中強(qiáng)調(diào)。
他們接著指出，電力電子在電能發(fā)輸配用的各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮關(guān)鍵價(jià)值。風(fēng)電、光伏等可再生能源的用途主要是發(fā)電，構(gòu)建以電能為中心，以電網(wǎng)為紐帶，以電力電子設(shè)備為基礎(chǔ)的能源系統(tǒng)是能源產(chǎn)業(yè)變革的方向。電力電子設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于其接口不受限、響應(yīng)速度快、變換效率高，在電力的生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)環(huán)節(jié)應(yīng)用廣泛。
a） 在電力生產(chǎn)方面，風(fēng)電、光伏新能源這些不同于常規(guī)同步發(fā)電機(jī)的電源，難以直接并網(wǎng)輸送，只能采用電力電子變換技術(shù)換成頻率可調(diào)節(jié)的交流電，且需要滿足上網(wǎng)的質(zhì)量要求，如光伏逆變器、風(fēng)能變流器等通過電力電子開關(guān)調(diào)整電壓波形，支持風(fēng)電、光伏發(fā)電并網(wǎng)和提高系統(tǒng)發(fā)電效率。
b） 在電力傳輸分配方面，長距離輸電形式使用智能化的大功率電力電子裝備，可以顯著提升線路輸送水平、改善潮流分布、增強(qiáng)電網(wǎng)供電可靠性，提升電網(wǎng)安全防御能力，從而提高大型電網(wǎng)互聯(lián)傳輸?shù)陌踩煽啃裕嵘齻鬏斝省?/span>
c）配電場(chǎng)景中，隨著大量分布式電源、微電網(wǎng)和柔性負(fù)荷接入配電網(wǎng)，“即插即用”的接入要求越來越高，線路無功功率增大，電網(wǎng)高電壓、諧波干擾等電能質(zhì)量問題日益突出，傳統(tǒng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量和供電可靠性提升空間有限，難以滿足用戶高電能質(zhì)量用電需求。多功能電力電子變壓器、直流斷路器、直流開關(guān)等電力電子裝備可以保障不同負(fù)荷類型的電能質(zhì)量和多種電能形式的定制需求。
d） 在電力消費(fèi)方面，最主要的變化是分布式電源和儲(chǔ)能裝置的接入，大量新型負(fù)荷需要直流電源以及需要主動(dòng)支撐源荷互動(dòng)，如數(shù)據(jù)中心、通信基站、電動(dòng)汽車充電站、計(jì)算機(jī)設(shè)備、LED照明等，高效率，高功率密度，高可靠性，低成本的轉(zhuǎn)換電源和開關(guān)設(shè)備等正滿足用戶日益多樣的個(gè)性化需求和高標(biāo)準(zhǔn)的電能質(zhì)量治理需求。
基于上述考慮，華為指出，這將帶來新型功率半導(dǎo)體應(yīng)用需求大幅提升。
按照華為的說法，未來的能源系統(tǒng)以可再生能源最大限度地開發(fā)利用、能源效率最高為目標(biāo)，對(duì)能源輸送和控制的安全、高效、智能等方面提出更高的要求，具體包括適應(yīng)新能源電力的輸送和分配的網(wǎng)絡(luò)，與分布式電源、儲(chǔ)能等融合互動(dòng)的高效終端系統(tǒng)，與信息系統(tǒng)結(jié)合的綜合服務(wù)體系等。這些都需要通過電力電子化設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行、補(bǔ)償、控制。目前這些設(shè)備中所使用的基本都還是硅基器件，而硅基器件的參數(shù)性能已接近其材料的物理極限，無法擔(dān)負(fù)起未來大規(guī)模清潔能源生產(chǎn)傳輸和消納吸收的重任，節(jié)能效果也接近極限。
因此華為強(qiáng)調(diào)，以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體功率芯片和器件，以其高壓、高頻、高溫、高速的優(yōu)良特性，能夠大幅提升各類電力電子設(shè)備的能量密度，降低成本造價(jià)，增強(qiáng)可靠性和適用性，提高電能轉(zhuǎn)換效率，降低損耗。光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電、直流特高壓輸電、新能源汽車、軌道交通、工業(yè)電源、民用家電等領(lǐng)域具有極大的電能高效轉(zhuǎn)換需求，而新型功率半導(dǎo)體在則適應(yīng)了這一需求趨勢(shì)，未來十年是第三代功率半導(dǎo)體的創(chuàng)新加速期，滲透率將全面提升。
如碳化硅的瓶頸當(dāng)前主要在于襯底成本高（是硅的4-5倍，預(yù)計(jì)未來2025年前年價(jià)格會(huì)逐漸降為硅持平），受新能源汽車、工業(yè)電源等應(yīng)用的推動(dòng)，碳化硅價(jià)格下降，性能和可靠性進(jìn)一步提高。碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈爆發(fā)的拐點(diǎn)臨近，市場(chǎng)潛力將被充分挖掘。
據(jù)Yole預(yù)計(jì)，碳化硅器件應(yīng)用空間將從2020年的6億美金快速增長到2030年的100億美金，呈現(xiàn)高速增長之勢(shì)。我們預(yù)計(jì)在2030年光伏逆變器的碳化硅滲透率將從目前的2%增長到70%以上，在充電基礎(chǔ)設(shè)施、電動(dòng)汽車領(lǐng)域滲透率也超過的80%，通信電源、服務(wù)器電源將全面推廣應(yīng)用。
華為同時(shí)指出，新材料和數(shù)字化重新定義電動(dòng)汽車駕乘體驗(yàn)和安全。
按照他們的說法，寬禁帶半導(dǎo)體全面應(yīng)用和數(shù)字化控制技術(shù)全面協(xié)同，推進(jìn)電動(dòng)汽車極致能效比。隨著電力電子技術(shù)相關(guān)功率器件、拓?fù)浼翱刂扑惴ǖ纳?jí)，電源部件將達(dá)到新的極致高效。尤其是碳化硅等器件新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，相比較傳統(tǒng)的硅器件，禁帶寬度提升3倍，電場(chǎng)強(qiáng)度提升15倍，電子飽和速率提升2倍，導(dǎo)熱系數(shù)提升3倍，電動(dòng)車系統(tǒng)級(jí)的效率如充電、行駛工況、供電傳輸、功率變換、加熱/制冷、能量回收全鏈路架構(gòu)將被持續(xù)重構(gòu)升級(jí)。
來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
“電力電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)成為驅(qū)動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)變革的核心技術(shù)”，華為在白皮書中強(qiáng)調(diào)。
他們接著指出，電力電子在電能發(fā)輸配用的各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮關(guān)鍵價(jià)值。風(fēng)電、光伏等可再生能源的用途主要是發(fā)電，構(gòu)建以電能為中心，以電網(wǎng)為紐帶，以電力電子設(shè)備為基礎(chǔ)的能源系統(tǒng)是能源產(chǎn)業(yè)變革的方向。電力電子設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于其接口不受限、響應(yīng)速度快、變換效率高，在電力的生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)環(huán)節(jié)應(yīng)用廣泛。
a） 在電力生產(chǎn)方面，風(fēng)電、光伏新能源這些不同于常規(guī)同步發(fā)電機(jī)的電源，難以直接并網(wǎng)輸送，只能采用電力電子變換技術(shù)換成頻率可調(diào)節(jié)的交流電，且需要滿足上網(wǎng)的質(zhì)量要求，如光伏逆變器、風(fēng)能變流器等通過電力電子開關(guān)調(diào)整電壓波形，支持風(fēng)電、光伏發(fā)電并網(wǎng)和提高系統(tǒng)發(fā)電效率。
b） 在電力傳輸分配方面，長距離輸電形式使用智能化的大功率電力電子裝備，可以顯著提升線路輸送水平、改善潮流分布、增強(qiáng)電網(wǎng)供電可靠性，提升電網(wǎng)安全防御能力，從而提高大型電網(wǎng)互聯(lián)傳輸?shù)陌踩煽啃裕嵘齻鬏斝省?/span>
c）配電場(chǎng)景中，隨著大量分布式電源、微電網(wǎng)和柔性負(fù)荷接入配電網(wǎng)，“即插即用”的接入要求越來越高，線路無功功率增大，電網(wǎng)高電壓、諧波干擾等電能質(zhì)量問題日益突出，傳統(tǒng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量和供電可靠性提升空間有限，難以滿足用戶高電能質(zhì)量用電需求。多功能電力電子變壓器、直流斷路器、直流開關(guān)等電力電子裝備可以保障不同負(fù)荷類型的電能質(zhì)量和多種電能形式的定制需求。
d） 在電力消費(fèi)方面，最主要的變化是分布式電源和儲(chǔ)能裝置的接入，大量新型負(fù)荷需要直流電源以及需要主動(dòng)支撐源荷互動(dòng)，如數(shù)據(jù)中心、通信基站、電動(dòng)汽車充電站、計(jì)算機(jī)設(shè)備、LED照明等，高效率，高功率密度，高可靠性，低成本的轉(zhuǎn)換電源和開關(guān)設(shè)備等正滿足用戶日益多樣的個(gè)性化需求和高標(biāo)準(zhǔn)的電能質(zhì)量治理需求。
基于上述考慮，華為指出，這將帶來新型功率半導(dǎo)體應(yīng)用需求大幅提升。
按照華為的說法，未來的能源系統(tǒng)以可再生能源最大限度地開發(fā)利用、能源效率最高為目標(biāo)，對(duì)能源輸送和控制的安全、高效、智能等方面提出更高的要求，具體包括適應(yīng)新能源電力的輸送和分配的網(wǎng)絡(luò)，與分布式電源、儲(chǔ)能等融合互動(dòng)的高效終端系統(tǒng)，與信息系統(tǒng)結(jié)合的綜合服務(wù)體系等。這些都需要通過電力電子化設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行、補(bǔ)償、控制。目前這些設(shè)備中所使用的基本都還是硅基器件，而硅基器件的參數(shù)性能已接近其材料的物理極限，無法擔(dān)負(fù)起未來大規(guī)模清潔能源生產(chǎn)傳輸和消納吸收的重任，節(jié)能效果也接近極限。
因此華為強(qiáng)調(diào)，以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體功率芯片和器件，以其高壓、高頻、高溫、高速的優(yōu)良特性，能夠大幅提升各類電力電子設(shè)備的能量密度，降低成本造價(jià)，增強(qiáng)可靠性和適用性，提高電能轉(zhuǎn)換效率，降低損耗。光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電、直流特高壓輸電、新能源汽車、軌道交通、工業(yè)電源、民用家電等領(lǐng)域具有極大的電能高效轉(zhuǎn)換需求，而新型功率半導(dǎo)體在則適應(yīng)了這一需求趨勢(shì)，未來十年是第三代功率半導(dǎo)體的創(chuàng)新加速期，滲透率將全面提升。
如碳化硅的瓶頸當(dāng)前主要在于襯底成本高（是硅的4-5倍，預(yù)計(jì)未來2025年前年價(jià)格會(huì)逐漸降為硅持平），受新能源汽車、工業(yè)電源等應(yīng)用的推動(dòng)，碳化硅價(jià)格下降，性能和可靠性進(jìn)一步提高。碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈爆發(fā)的拐點(diǎn)臨近，市場(chǎng)潛力將被充分挖掘。
據(jù)Yole預(yù)計(jì)，碳化硅器件應(yīng)用空間將從2020年的6億美金快速增長到2030年的100億美金，呈現(xiàn)高速增長之勢(shì)。我們預(yù)計(jì)在2030年光伏逆變器的碳化硅滲透率將從目前的2%增長到70%以上，在充電基礎(chǔ)設(shè)施、電動(dòng)汽車領(lǐng)域滲透率也超過的80%，通信電源、服務(wù)器電源將全面推廣應(yīng)用。
華為同時(shí)指出，新材料和數(shù)字化重新定義電動(dòng)汽車駕乘體驗(yàn)和安全。
按照他們的說法，寬禁帶半導(dǎo)體全面應(yīng)用和數(shù)字化控制技術(shù)全面協(xié)同，推進(jìn)電動(dòng)汽車極致能效比。隨著電力電子技術(shù)相關(guān)功率器件、拓?fù)浼翱刂扑惴ǖ纳?jí)，電源部件將達(dá)到新的極致高效。尤其是碳化硅等器件新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，相比較傳統(tǒng)的硅器件，禁帶寬度提升3倍，電場(chǎng)強(qiáng)度提升15倍，電子飽和速率提升2倍，導(dǎo)熱系數(shù)提升3倍，電動(dòng)車系統(tǒng)級(jí)的效率如充電、行駛工況、供電傳輸、功率變換、加熱/制冷、能量回收全鏈路架構(gòu)將被持續(xù)重構(gòu)升級(jí)。
來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
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