近段時(shí)間，SiC在軌道交通領(lǐng)域又取得新進(jìn)展，國內(nèi)外多條地鐵、鐵路采用碳化硅。


SiC應(yīng)用于軌道交通

9月21日，西安地鐵1號(hào)線三期工程正式開通初期運(yùn)營，該項(xiàng)目共計(jì)15列/90輛，其中3列采用永磁牽引系統(tǒng)，12列采用異步牽引系統(tǒng)。

根據(jù)“行家說三代半”此前報(bào)道，今年3月，西安地鐵1號(hào)線三期碳化硅永磁牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案通過了中國城市軌道交通協(xié)會(huì)技術(shù)裝備專業(yè)委員會(huì)評(píng)審。

值得一提的是，在采用的3列3M3T永磁牽引系統(tǒng)中，其中一列車的一輛動(dòng)車將采用碳化硅牽引變流器，設(shè)計(jì)方案主要體現(xiàn)永磁同步牽引系統(tǒng)無位置矢量控制、母線電壓振蕩抑制、永磁電機(jī)匝短故障導(dǎo)向安全設(shè)計(jì)、防失磁設(shè)計(jì)和預(yù)警、碳化硅器件應(yīng)用節(jié)能控制算法等，通過合理提高粘著利用，對(duì)優(yōu)化動(dòng)拖比和整車牽引系統(tǒng)成本、提升性能提供了解決思路。

9月5日，成都軌道交通19號(hào)線二期已經(jīng)進(jìn)入空載試運(yùn)行階段，標(biāo)志著該線向年內(nèi)開通初期運(yùn)營的目標(biāo)邁出關(guān)鍵一步。同時(shí)，該線將會(huì)采用了與成都地鐵7號(hào)線類似的碳化硅變流器。

此前，成都地鐵7號(hào)線就試點(diǎn)應(yīng)用了基于碳化硅變流器和永磁同步電機(jī)牽引系統(tǒng)，已累計(jì)平穩(wěn)運(yùn)行超過兩萬公里，預(yù)計(jì)最高降低車輛牽引能耗達(dá)30%。

據(jù)了解，成都軌道交通19號(hào)線二期通過創(chuàng)新運(yùn)用由成都軌道集團(tuán)與西南交大共建的成都軌道交通產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院的多項(xiàng)科研技術(shù)成果，其最高運(yùn)行速度可達(dá)160km/h，使用的車輛屬國內(nèi)首創(chuàng)時(shí)速160公里的市域A型車。


碳化硅將是下一代牽引逆變器主流技術(shù)

隨著軌道交通的高速發(fā)展，電能消耗日益成為軌道交通車輛運(yùn)營的關(guān)注重點(diǎn)，為此，軌道交通牽引變流系統(tǒng)對(duì)功率半導(dǎo)體器件的性能、效率、損耗、體積、壽命和成本等方面提出了更高要求；而碳化硅（SiC）寬禁帶半導(dǎo)體材料具備高臨界場(chǎng)強(qiáng)、高載流子飽和速度和高熱導(dǎo)率等優(yōu)勢(shì)，有助于軌道交通牽引變流系統(tǒng)小型化、輕量化發(fā)展，在軌道交通車輛運(yùn)營的綠色節(jié)能要求下具有顯著應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

牽引逆變器是列車關(guān)鍵部件之一，堪稱城市軌道交通車輛的心臟，其性能的優(yōu)劣直接影響列車運(yùn)行、運(yùn)輸能力和耗能大小。在軌道交通牽引變流器中采用碳化硅器件可以大大地發(fā)揮碳化硅器件的高溫、高頻及低損耗特性，從而提高了牽引變流器設(shè)備效率，滿足了軌道交通大容量、輕量化及節(jié)能型對(duì)牽引變流器設(shè)備應(yīng)用要求，增強(qiáng)了系統(tǒng)整體效能。

碳化硅能夠有效提升開關(guān)頻率，降低開關(guān)損耗，其高頻化可以進(jìn)一步降低無源器件的噪聲、溫度、體積與重量，提升裝置應(yīng)用的機(jī)動(dòng)性、靈活性，是新一代牽引逆變器技術(shù)的主流發(fā)展方向。


資本狂下注，碳化硅在半導(dǎo)體寒冬中狂飆

在半導(dǎo)體行業(yè)的下行周期中，也并非一片低迷之聲，碳化硅就是萎靡之勢(shì)中的一個(gè)反例。近年來，資本市場(chǎng)對(duì)碳化硅一直抱有強(qiáng)烈的關(guān)注度。

2021年有多家碳化硅企業(yè)獲得了投資機(jī)構(gòu)的青睞，相繼宣布完成融資，行業(yè)內(nèi)也隨之激起一番融資浪潮。
2022年也是碳化硅投融資熱度明顯的一年。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年全年投融資及并購金額超過33億元，數(shù)量達(dá)到30余起。僅僅是在2022年12月，就有7個(gè)融資案，包括臻驅(qū)科技、芯聚能、邑文科技、瞻芯電子、南砂晶圓等。

2023年上半年剛過，碳化硅企業(yè)的融資金額就已經(jīng)創(chuàng)了最近三年的新高。今年Q1，碳化硅領(lǐng)域共有21起融資，包含外延、襯底、材料、設(shè)備、功率器件……融資幾乎涵蓋了國內(nèi)碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈。在這21家企業(yè)中，除部分企業(yè)未公布融資金額外，有10家企業(yè)所獲融資金額過億，約占總數(shù)的50%。其中，融資規(guī)模最大的當(dāng)屬天域半導(dǎo)體，為12億。今年Q2又有10余起融資，總金額超50億元。

建廠擴(kuò)產(chǎn)毫不停歇

數(shù)據(jù)顯示，上半年與碳化硅相關(guān)的擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目以及預(yù)期資本支出加起來總金額超上千億元（折合成人民幣），擴(kuò)產(chǎn)的內(nèi)容主要圍繞襯底、外延、器件，而應(yīng)用的方向也大多數(shù)以電動(dòng)汽車為主。

今年1月，德國博世集團(tuán)在蘇州發(fā)布重磅消息：再投10億美元打造新能源汽車核心部件及自動(dòng)駕駛研發(fā)制造基地項(xiàng)目，生產(chǎn)內(nèi)容包含碳化硅功率模塊等。隨后在4月，博世又決定收購半導(dǎo)體廠商TSI Semiconductors，再投資15億美元擴(kuò)張第三代半導(dǎo)體生產(chǎn)，應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車市場(chǎng)需求。

今年2月，美國半導(dǎo)體廠Wolfspeed正式宣布計(jì)劃在德國薩爾州建造全球最大、最先進(jìn)的碳化硅器件制造工廠。該工廠將成為全球最大的八英寸半導(dǎo)體工廠，采用創(chuàng)新性制造工藝來生產(chǎn)下一代碳化硅器件。

同時(shí)，國內(nèi)對(duì)于碳化硅擴(kuò)產(chǎn)動(dòng)作也未停歇。

今年6月，三安光電與意法半導(dǎo)體聯(lián)合宣布，雙方擬出資32億美元(約合人民幣228億元)合資建造一座8英寸碳化硅外延、芯片代工廠。同時(shí)，三安光電將在當(dāng)?shù)鬲?dú)資建立一個(gè)8英寸碳化硅襯底工廠作為配套，預(yù)計(jì)投資總額70億元。此外還有天科合達(dá)、瀚天天成、天岳先進(jìn)等公司都公布了自己新的投資與擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。