Comment envisager le potentiel de substitution des diodes en carbure de silicium dans la nouvelle industrie énergétique ?

1, Avantage technique : repousser les limites physiques des appareils-basés sur le silicium
La principale compétitivité des diodes en carbure de silicium réside dans leurs propriétés matérielles :

Caractéristiques haute fréquence et haute efficacité : la mobilité électronique du carbure de silicium est trois fois supérieure à celle du silicium et la largeur de la bande interdite est trois fois supérieure à celle du silicium, ce qui rend son temps de récupération inverse extrêmement court (<10ns) and reduces switching losses by more than 70%. In the motor controller of new energy vehicles, the use of silicon carbide diodes can improve system efficiency by 3% -5% and increase range by 5% -10%.
Résistance à haute température et haute fiabilité : l'intensité critique du champ de claquage du carbure de silicium est 10 fois supérieure à celle du silicium, et il peut fonctionner de manière stable dans des environnements à haute température supérieure à 600 degrés. Sa conductivité thermique est 3 fois supérieure à celle du silicium et son efficacité de dissipation thermique est considérablement améliorée. Dans les onduleurs photovoltaïques, les diodes en carbure de silicium peuvent réduire le volume des modules de dissipation thermique de 40 % et prolonger la durée de vie du système jusqu'à plus de 20 ans.
Miniaturisation et allégement : l'intensité élevée du champ de claquage permet de concevoir des appareils plus fins, et sous la même puissance, le volume de diodes en carbure de silicium ne représente qu'un-tiers de celui des appareils à base de silicium-, ce qui réduit le poids de 60 %. Cette fonctionnalité est particulièrement importante dans le système de propulsion électrique des véhicules à énergie nouvelle, car elle peut libérer plus d’espace pour l’agencement de la batterie.
2, Scénarios d'application et logique alternative dans la nouvelle industrie énergétique
Véhicules à énergies nouvelles : passer de l’auxiliaire au noyau
Chargeur de voiture (OBC) : les diodes en carbure de silicium atteignent une efficacité de conversion de 99 % sur une plate-forme haute tension de 800 V, soit 5 points de pourcentage de plus que les appareils à base de silicium-, et la vitesse de charge est augmentée de 30 %. Tesla Model 3, BYD Han et d'autres modèles ont adopté en masse des modules d'alimentation en carbure de silicium.
Contrôleur de moteur : un onduleur composé de diodes en carbure de silicium et de MOSFET, qui peut augmenter la vitesse du moteur jusqu'à plus de 20 000 tr/min et atteindre une densité de puissance supérieure à 50 kW/L. Le système d'entraînement électrique en carbure de silicium équipé sur NIO ET7 réduit la consommation d'énergie globale de 6 %.
Pile de charge : les diodes en carbure de silicium atteignent une efficacité de conversion d'énergie de 98 % dans les piles de charge rapide CC, prennent en charge une puissance de surcharge de 480 kW et raccourcissent le temps de charge à moins de 10 minutes. State Grid a lancé un projet pilote pour normaliser les piles de chargement en carbure de silicium.
Production d’énergie photovoltaïque : une révolution de l’efficacité du centralisé au distribué
Onduleur string : les diodes en carbure de silicium permettent à l'efficacité de conversion maximale de l'onduleur de dépasser 99 %, et il peut toujours maintenir une efficacité supérieure à 98,5 % dans des environnements à haute température tels que les déserts et les plateaux. Huawei, Sunac et d'autres sociétés ont lancé une gamme complète d'onduleurs photovoltaïques en carbure de silicium.
Micro-onduleur : Les caractéristiques de miniaturisation des diodes en carbure de silicium ont augmenté la densité de puissance des micro-onduleurs à 1 kW/L, réduit le coût des modules individuels de 40 % et favorisé l'explosion du marché du BIPV.
Système de stockage d'énergie : passer du transfert d'énergie à la gestion intelligente
Système de gestion de batterie (BMS) : les diodes en carbure de silicium atteignent une efficacité de conversion d'énergie de 99,5 % dans les convertisseurs CC-CC bidirectionnels, réduisant ainsi les pertes de charge et de décharge de la batterie de 15 % et prolongeant la durée de vie du cycle de 20 %. Des entreprises telles que CATL et BYD l’ont appliqué aux centrales électriques de stockage d’énergie.
Stockage d'énergie côté réseau : les diodes en carbure de silicium prennent en charge la puissance de sortie de niveau MW dans les systèmes de stockage d'énergie haute tension -de 1 500 V, et la vitesse de réponse du système est améliorée jusqu'au niveau de la milliseconde, fournissant ainsi un support clé pour la connexion au réseau d'énergie renouvelable.
3, Structure du marché : substitution domestique accélérée et tendance à la baisse des coûts
Paysage concurrentiel mondial
Des géants internationaux tels que Wolfspeed, Infineon et Rohm dominent le marché haut de gamme, avec une part de marché mondiale de 65 % pour les dispositifs électriques en carbure de silicium d'ici 2024, mais les fabricants chinois connaissent une croissance rapide. Tianyue Advanced, Tianke Heda et d'autres entreprises ont réalisé une production en série de substrats de 6 pouces, et les substrats de 8 pouces sont entrés dans la phase de vérification client.
En 2024, la taille du marché des diodes au carbure de silicium en Chine atteindra 2,8 milliards de yuans, soit une augmentation-sur-année de 55 %, dont plus de 60 % pour les produits de qualité automobile. On s’attend à ce que d’ici 2030, la part de marché mondiale des diodes chinoises en carbure de silicium atteindra 35 %.
La réduction des coûts favorise la substitution
La proportion du coût des substrats a diminué de 70 % en 2020 à 45 % en 2025, et le prix des substrats en carbure de silicium de 6- pouces est passé de 5 000 yuans/pièce à 2 000 yuans/pièce, soit près de trois fois celui des dispositifs à base de silicium. Avec la production en série de substrats de 8 pouces, les coûts devraient encore diminuer.
Les diodes nationales en carbure de silicium ont un prix de 30 à 50 % inférieur à celui des produits importés et constituent un avantage de substitution dans des domaines sensibles aux coûts tels que les véhicules à énergies nouvelles et le photovoltaïque. Par exemple, le module en carbure de silicium produit dans le pays et utilisé dans BYD Han EV permet d'économiser 12 000 yuans par véhicule par rapport aux produits importés.