能源進(jìn)入數(shù)字能源時(shí)代

據(jù)《白皮書》內(nèi)容，華為認(rèn)為，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)。

其中，在電力消費(fèi)方面，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。

新型功率半導(dǎo)體應(yīng)用需求大幅提升，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。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。

SiC產(chǎn)業(yè)鏈拐點(diǎn)將至

以SiC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。

SiC和GaN都是市場(chǎng)備受矚目的第三代半導(dǎo)體材料，第一代是硅，第二代則是砷化鎵。第三代又稱寬帶隙半導(dǎo)體。SiC是半導(dǎo)體領(lǐng)域最具成長(zhǎng)力的材料，預(yù)計(jì)到2028年市場(chǎng)增長(zhǎng)5倍。

其最主要應(yīng)用就是功率電子領(lǐng)域，功率半導(dǎo)體兩個(gè)最重要參數(shù)，一個(gè)是電子的遷移速率即速度／電流，另一個(gè)是能隙，其決定了半導(dǎo)體的崩潰電場(chǎng)，即最高承受電壓。

SiC和GaN能隙是硅的三倍多，崩潰電場(chǎng)是硅的近10倍。功率元件通常都做開關(guān)電源用，需要低導(dǎo)通電阻和大電流，大功率電力系統(tǒng)為提高轉(zhuǎn)換功率需要盡量提高電壓，而電壓＝電場(chǎng)x距離。

相同電壓下，SiC和GaN可以減少大約十倍的操作距離，距離為電阻成正比，即導(dǎo)通電阻很低。因此相對(duì)硅基半導(dǎo)體SiC和GaN可以大幅度提高電力系統(tǒng)效率。

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。

未來市場(chǎng)全面升級(jí)

SiC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。

據(jù) Yole預(yù)計(jì)，SiC器件應(yīng)用空間將從2020年的6億美金快速增長(zhǎng)到2030年的100億美金，呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)之勢(shì)。

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SiC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)。

預(yù)計(jì)在2030年光伏逆變器的SiC滲透率將從目前的2％增長(zhǎng)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。

華為對(duì)第三代半導(dǎo)體重視不言而喻

旗下華為哈勃自成立以來，在半導(dǎo)體領(lǐng)域的擴(kuò)張勢(shì)不可擋，而其中的一個(gè)重點(diǎn)就是第三代半導(dǎo)體。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至今，華為哈勃投資芯片公司超30家。其中，第三代半導(dǎo)體相關(guān)企業(yè)就占了9家之多，其中多家為我國(guó)SiC重點(diǎn)企業(yè)，如山東天岳，天科合達(dá)，瀚天天成以及天域半導(dǎo)體，涉及外延和襯底領(lǐng)域。

從哈勃的投資范圍來看，包括芯片工業(yè)軟件EDA，半導(dǎo)體材料，芯片制造設(shè)備、光電，射頻芯片等等。基本上覆蓋了大半芯片產(chǎn)業(yè)鏈。

這些投資越來越明朗，足以看出華為將建立起具備自主可控的芯片供應(yīng)鏈，為實(shí)現(xiàn)自給自足，為避免對(duì)國(guó)外廠商依賴，相信華為還會(huì)繼續(xù)行動(dòng)，直到打破壟斷。

華為押注第三代半導(dǎo)體，投資碳化硅材料企業(yè)，目的是為了在將來第三代半導(dǎo)體時(shí)代到來之前，擁有可控的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

結(jié)尾：

自2018年以來，國(guó)內(nèi)開始大量涌現(xiàn)碳化硅產(chǎn)業(yè)相關(guān)項(xiàng)目。尤其是近兩年，隨著新能源汽車的全面推廣應(yīng)用，我國(guó)已發(fā)展為全球特色工藝功率芯片及功率半導(dǎo)體器件的核心增長(zhǎng)區(qū)域市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)碳化硅產(chǎn)業(yè)化的需求越來越迫切。

部分內(nèi)容來源于：芯謀研究：國(guó)內(nèi)近千億的SiC產(chǎn)業(yè)有何特點(diǎn)？；半導(dǎo)體行業(yè)觀察：SiC產(chǎn)業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)；OFweek電子工程網(wǎng)：進(jìn)軍第三代半導(dǎo)體，華為欲意何為？；華為：SiC爆發(fā)拐點(diǎn)降至，第三代功率半導(dǎo)體加速成長(zhǎng)！ ；華為：SiC爆發(fā)的拐點(diǎn)臨近；鋒行鏈盟：華為發(fā)布《數(shù)字能源2030》

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