碳化硅（关键词1）因具备高功率密度、耐高压高温、低能耗及抗辐射等卓越性能，在新能源汽车、5G通信、高效电源、智能电网等领域展现出巨大的市场潜力。我国碳化硅产业起步于本世纪初，目前在碳化硅材料及器件研制方面取得了显著进展。

　　“作为成熟的第三代半导体材料，碳化硅取代现行的硅基材料是大势所趋。”中国电机工程学会电力系统电力电子器件专委会主任委员邱宇峰指出，碳化硅产业将迎来两波应用浪潮，首波将席卷新能源汽车领域，随后将在电网领域掀起波澜。可以肯定的是，碳化硅在电网上的需求将与新能源汽车领域比肩。

　　他分析，当前我国碳化硅产业高度分化且需求集中，碳化硅衬底和外延技术近年来取得显著进步，但碳化硅器件技术的发展及市场应用仍滞后于材料的发展。目前，国内碳化硅生产能力主要集中于衬底制造，无论是生产质量还是成本控制，在全球市场都极具竞争力。

　　“然而，碳化硅器件在应用上的短板直接影响了碳化硅产业链的完整性。”国家电网中国电力科学研究院电力电子所副总工程师杨霏提到，碳化硅器件在电网上的应用仍处于示范阶段，但随着碳化硅产业对新能源汽车、智能电网等领域的渗透率不断提高，这一市场需求有望迅速扩大。

　　2022年9月，我国首座35千伏/5兆瓦碳化硅柔性变电站在河北保定投入运行，标志着我国自主研发的碳化硅电力电子变压器制造技术取得重大突破。杨霏正是该项目的负责人，他表示，柔性变电站能实现多元素交直流柔性互联，大幅提高能源利用效率，为新型电力系统建设提供技术保障。随着分布式电源进入配网，电力电子技术将成为新型电力系统的刚需，届时电网对碳化硅器件的需求量将呈现指数级增长。

　　目前，新能源汽车是碳化硅器件市场的最大应用场景。随着碳化硅在电网中的应用效果得到广泛认可，这一市场有望成为碳化硅产业发展的新蓝海。杨霏指出，新型电力系统建设要求从根本上改变电网形态，亟需新型电力电子装备。硅器件性能已接近极限，碳化硅器件的应用将大大推动电网柔性化、电力电子化进程。

　　多位专家表示，能源革命对电网的安全性、可靠性、可控性和灵活性提出了更高要求，未来电网需要更高电压、更大容量、更高性能、更小体积的灵活交直流输电装置，碳化硅器件将成为新一代电力电子装置的核心。应加快推动碳化硅在电网中的规模化应用，充分发挥其在柔性变电、新能源接入、高压输电等环节的关键作用。

　　2024年，我国碳化硅衬底行业产能创历史新高。随着渗透率不断提升，市场对碳化硅衬底品质、成本、性能多元化的要求也在不断提高，这对企业的技术创新、产品开发和产业化能力提出了更高要求。天岳先进首席技术官高超表示，公司研发的业内首款具有自主知识产权的12英寸碳化硅衬底产品，为碳化硅产业技术升级提供了重要支撑。

　　据介绍，导电型碳化硅衬底可分为p型和n型。其中，p型碳化硅衬底制备的N沟道SiC IGBT器件在高温和高压环境下表现出色，尤其在高压大功率领域展现出广阔的应用前景。未来，随着技术的不断进步和成本的降低，碳化硅器件的应用领域将进一步扩大。

　　当前，碳化硅行业正面临从“尺寸升级”向“综合性能优化”跃进的挑战。邱宇峰认为，碳化硅器件规模化应用的“最后一公里”挑战既包括技术成熟度因素，也包括应用场景综合成本等考量。需紧扣“双碳+新基建”需求，加快应用落地。

　　杨霏展望，未来电力系统对碳化硅器件的需求将愈发强烈，应促进全产业链协同攻关，加快实现碳化硅器件的规模化应用。预计万伏千安级碳化硅器件将在近年内实现样品研制并逐步进入商业化批量应用，届时国产碳化硅器件有望全面覆盖高压输电领域，以产能与技术的“双向奔赴”推动新型电力系统建设。

（文章来源：经济日报）