在新能源革命與全球產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)的雙重驅(qū)動下，以碳化硅為核心的第三代半導(dǎo)體，正經(jīng)歷一場從技術(shù)攻堅(jiān)到市場爆發(fā)的“臨界點(diǎn)躍遷”
國際權(quán)威機(jī)構(gòu)Yole報告數(shù)據(jù)顯示,全球碳化硅功率器件市場規(guī)模預(yù)計(jì)將從2021年10.9億美元增長至2027年62.97億美元,年均復(fù)合增長率達(dá)34%。值得關(guān)注的是，天岳先進(jìn)率先推出全系列12英寸碳化硅襯底產(chǎn)品，意味著碳化硅將在高壓大功率領(lǐng)域展現(xiàn)出極為廣闊的應(yīng)用前景，碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈熱潮有望持續(xù)。
隨著全球?qū)δ茉葱屎透咝阅茈娮釉O(shè)備需求的不斷增長，從電動汽車到5G通信基站，從智能電網(wǎng)到光伏儲能，從工業(yè)自動化設(shè)備到數(shù)據(jù)中心，碳化硅器件在這些相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級需求的帶動下，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。
中國能源資源與用電負(fù)荷呈現(xiàn)典型的"逆向分布"格局：西部、北部地區(qū)集中了全國80%以上的風(fēng)能和太陽能資源，東部沿海地區(qū)消耗了全國70%以上的電力負(fù)荷，現(xiàn)有電網(wǎng)輸電能力與新能源消納需求存在巨大缺口。
在中國"西電東送"的能源戰(zhàn)略版圖中，特高壓電網(wǎng)承擔(dān)著電力輸送大動脈的關(guān)鍵角色。特高壓系統(tǒng)（如±800kV及以上直流輸電）要求單個功率器件具備超高耐壓能力（10kV以上）。傳統(tǒng)硅基器件難以滿足，而SiC的臨界擊穿電場（~3MV/cm，10倍于硅）可大幅提升器件耐壓等級。
近日，中國電機(jī)工程學(xué)會電力系統(tǒng)電力電子器件專委會主任委員邱宇峰在接受央媒《經(jīng)濟(jì)日報》采訪時表示，“作為成熟的第三代半導(dǎo)體材料，碳化硅取代現(xiàn)行的硅基是必然趨勢。碳化硅產(chǎn)業(yè)會有兩波應(yīng)用浪潮，第一波在電動汽車領(lǐng)域，第二波在電網(wǎng)領(lǐng)域。可以肯定的是，碳化硅在電網(wǎng)上的需求將堪比新能源汽車?！?/span>
“不過，碳化硅器件在應(yīng)用上的短板，對我國碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的完整性產(chǎn)生了直接影響。”國家電網(wǎng)中國電力科學(xué)研究院電力電子所副總工程師楊霏說，碳化硅器件在電網(wǎng)應(yīng)用仍處于示范工程階段，隨著碳化硅產(chǎn)業(yè)對新能源汽車、智能電網(wǎng)等滲透率持續(xù)提升，這一市場需求有望加快打開?！半S著分布式電源進(jìn)入配網(wǎng)并形成有源配網(wǎng)后，電力電子技術(shù)將成為新型電力系統(tǒng)剛需。一旦變成剛需，電網(wǎng)對碳化硅器件的需求量，較現(xiàn)在將呈現(xiàn)出數(shù)量級的大幅增長”。
據(jù)悉，萬伏千安級碳化硅器件正在加快研發(fā)，在近年內(nèi)實(shí)現(xiàn)樣品研制后將逐步進(jìn)入商業(yè)化批量應(yīng)用，屆時國產(chǎn)碳化硅器件有望全面覆蓋高壓輸電領(lǐng)域，以產(chǎn)能與技術(shù)的“雙向奔赴”推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)。
Yole數(shù)據(jù)也顯示，2029年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模將達(dá)到98.73億美元，其中AI算力電源、智能電網(wǎng)將成為千億級增量市場。
目前基于量產(chǎn)的n型碳化硅襯底制備的單極型MOSFET器件主要用于600-1200V的中壓應(yīng)用場景，對于特高壓系統(tǒng)10kV以上的耐壓器件，p型碳化硅襯底制備的雙極型IGBT器件具有巨大的應(yīng)用潛力。另外，基于p型襯底的SiC IGBT模塊，可減少50%串聯(lián)器件數(shù)量，降低換流閥損耗40%以上。這種本質(zhì)性的性能提升，單條特高壓直流線路年節(jié)電可超1億度。
我國已在n型碳化硅襯底領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，p型襯底因其特殊的摻雜工藝和技術(shù)門檻，尚處于產(chǎn)業(yè)化黎明期。
在SEMICON China2025展會上，天岳先進(jìn)全方位展示了6/8/12英寸碳化硅襯底產(chǎn)品矩陣,包括12英寸高純半絕緣型碳化硅襯底、12英寸導(dǎo)電p型及12英寸n型碳化硅襯底。
天岳先進(jìn)在p型重?fù)诫s、大尺寸碳化硅襯底制備等關(guān)鍵技術(shù)上已取得系列突破，并穩(wěn)固掌握晶體生長、缺陷控制、加工檢測及部件自制等全技術(shù)鏈條。
隨著碳化硅行業(yè)全面邁入“12英寸新時代”，碳化硅器件也將在光伏儲能等清潔能源、5G通訊及高壓智能電網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上迎來快速發(fā)展。天岳先進(jìn)以硬核技術(shù)助力行業(yè)打破國外企業(yè)在特高壓核心器件領(lǐng)域的壟斷，破解"卡脖子"難題，實(shí)現(xiàn)特高壓核心器件完全自主化，為中國能源革命提供關(guān)鍵的"硬支撐"，實(shí)現(xiàn)"雙碳"目標(biāo)下的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級。
