脚踏两只船的材料,效率高,很抢手
2月24日,“碳化硅衬底第一股”天岳先进正式递表港交所,拟申请公开发行不超过本次发行后公司总股本的15%的H股。
招股书显示,天岳先进专注于碳化硅(SiC)衬底材料的研发与生产,产品广泛应用于新能源汽车、AI数据中心、光伏等高景气度领域,此次赴港上市募资主要用于持续扩张国内外8英寸及更大尺寸碳化硅衬底产能、加强研发能力以及补充运营资金。
值得注意的是,碳化硅(SiC)——这种被称为“第三代半导体”的黑色晶体,正在引发新能源产业的一场静默革命。相较于传统硅基材料,碳化硅的耐高压、耐高温、高频特性可令电力系统损耗降低50%以上,系统体积缩减30%,这一颠覆性优势使其成为光伏逆变器、电动汽车、智能电网等领域的“效率倍增器”。
新能源革命的效率密码
在光伏电站的核心部件逆变器中,碳化硅器件正逐步替代硅基IGBT,实现效率跃升与成本优化的双重突破。实验数据显示,采用碳化硅MOSFET的组串式逆变器,转换效率可达99%,较传统方案提升2-3个百分点,且能量损耗降低超50%,。这意味着一个100MW的光伏电站,每年可多发约500万度电,相当于减少3000吨二氧化碳排放。更关键的是,碳化硅器件支持更高开关频率(可达硅基器件的10倍),使得电感、电容等无源元件体积大幅缩小,助推逆变器功率密度突破50kW/L,为屋顶光伏和分布式电站节省宝贵空间。
据预测,到2030年,碳化硅光伏逆变器市场规模将因大尺寸、高功率组件需求而快速增长,成为光伏降本增效的核心驱动力。
在新能源汽车领域,碳化硅的耐高压特性(击穿场强是硅的10倍),使其成为800V电动汽车架构的核心材料,实现电动汽车续航破局。搭载碳化硅主逆变器的车型,续航里程可增加5%-10%,充电时间缩短30%。保时捷Taycan、蔚来ET9等高端车型已率先应用,而比亚迪、特斯拉等企业正加速推进碳化硅电驱系统量产。此外,车载充电系统(OBC)采用碳化硅模块后,充电速度提升30%,并支持双向充放电,推动V2G(车网互动)技术落地。
行业测算显示,每辆电动汽车的碳化硅器件价值量约400-800美元,到2030年全球车用碳化硅市场规模将达100亿美元。
在风电领域,碳化硅作为叶片涂层材料,抗风蚀能力提升,风机寿命延长;在变流器中,其高频特性可缩小电感体积,降低系统成本。储能场景下,碳化硅器件的高温稳定性(工作温度>200℃)和低损耗特性,助力储能变流器(PCS)实现更高能量密度和更宽温度适应性。
同时,碳化硅功率器件支持电网实时监控与智能调度,减少输电损耗,提升可再生能源接入比例。其抗电磁干扰特性保障了电网在复杂环境下的稳定运行,为虚拟电厂、微电网等新形态提供硬件基础。
市场前景广阔,中国实现反超
碳化硅产业75%的成本集中在衬底环节,其晶体生长速度慢(7天/炉)、良率低(行业平均约50%)的特性,导致全球产能长期受限。为突破瓶颈,头部企业各出奇招:美国Wolfspeed投资50亿美元建造全球最大8英寸碳化硅工厂;中国企业在液冷沉积炉、激光切割等设备领域加速国产替代,将晶锭切割损耗从300μm压缩至150μm。
下游生态也在重构,英飞凌推出“芯片—模块—系统”碳化硅交钥匙方案;华为联合中科院研发新型碳化硅封装技术,将热阻降低40%。与此同时,碳化硅与氮化镓的“组合拳”模式崭露头角——前者主攻高功率场景,后者聚焦高频应用,二者协同覆盖新能源全场景需求。
尽管欧美仍占据全球碳化硅专利的60%,但中国已在多个领域实现反超:天科合达突破碳化硅衬底“微管缺陷”控制技术,良率提升至65%;三安光电建成全亚洲最大6英寸碳化硅晶圆厂。更值得关注的是,中国在碳化硅国际标准制定中话语权增强——2024年,中国主导的《碳化硅功率模块测试方法》获国际电工委员会(IEC)采纳,打破了欧美长达二十年的标准垄断。
全球碳化硅市场正以年均30%以上增速扩张,预计2030年规模超百亿美元。未来,随着碳化硅成本下降(预计2025年衬底价格较2020年降幅超50%),其应用场景将进一步爆发,成为全球零碳转型不可或缺的“硬核”支撑。
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