電動(dòng)汽車800V快充的國(guó)產(chǎn)芯機(jī)會(huì)
800V快充大勢(shì)所趨
中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，1～11月，新能源汽車產(chǎn)銷分別達(dá)到625.3萬輛和606.7萬輛，同比均增長(zhǎng)1倍，市場(chǎng)占有率達(dá)到25%。值得一提的是，我國(guó)已提前3年完成《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》中制定的“新能源汽車將在2025年滲透率達(dá)到25%”的目標(biāo)。而另?yè)?jù)標(biāo)普全球汽車動(dòng)力總成與合規(guī)高級(jí)分析師張文娟在近期舉辦的第六屆集微半導(dǎo)體峰會(huì)中指出，中國(guó)新能源汽車產(chǎn)量到2030年將實(shí)現(xiàn)55%的滲透率，達(dá)到1600萬輛的規(guī)模。
不過，充電難、充電慢等問題依然是阻礙新能源汽車滲透率快速提升的重要因素。
當(dāng)前，高壓快充成為行業(yè)的多數(shù)選擇。2019年，保時(shí)捷的Taycan全球首次推出800V高電壓電氣架構(gòu)，搭載800V直流快充系統(tǒng)并支持350kw大功率快充。進(jìn)入2021年后高壓快充路線受到越來越多主機(jī)廠的青睞，先是現(xiàn)代、起亞等國(guó)際巨頭發(fā)布800V平臺(tái)，之后比亞迪、長(zhǎng)城、廣汽、小鵬等國(guó)內(nèi)主機(jī)廠也相繼推出或計(jì)劃推出800V平臺(tái)，高壓快充體驗(yàn)將會(huì)成為電動(dòng)車市場(chǎng)差異化體驗(yàn)的重要標(biāo)準(zhǔn)。
隨著車企的 800V布局加速，信達(dá)證券預(yù)計(jì)2025年，800V 高壓架構(gòu)車型滲透率或?qū)⑦_(dá)到 15%，全球 800V 架構(gòu)新能源汽車銷售量達(dá)到 370 萬輛。
車用SiC，迎來800V風(fēng)口
800V電壓系統(tǒng)需要1200V的耐壓功率芯片，1200V器件選用SiC為襯底做MOSFET和Si襯底的IGBT對(duì)比能提高6%-8%的整車效率。因此，SiC正成為800V高壓快充平臺(tái)應(yīng)用的最優(yōu)選項(xiàng)。未來，以SiC為核心的800V強(qiáng)電系統(tǒng)，將在主逆變器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、DC-DC、車載充電器（OBC）以及非車載充電樁等領(lǐng)域迎來規(guī)模化發(fā)展。
早期的 SiC 產(chǎn)品受到 SiC 晶圓生長(zhǎng)工藝和芯片加工能力限制，SiC MOSFET 的單芯片載流能力遠(yuǎn)低于 Si IGBT。2021年，隨著技術(shù)逐年進(jìn)步，量產(chǎn)耐壓1200V的SiC MOSFET載流能力上有了進(jìn)步，已經(jīng)看到了可以適配 200kW 以上功率的產(chǎn)品。
800V 應(yīng)用最大的難點(diǎn)依然是離不開成本。汽車之心數(shù)據(jù)顯示，截至 2022 年 10 月 11 日，英飛凌兩款性能規(guī)格接近的 IGBT 與 SiC MOSFET 零售價(jià)格差在約 2.5 倍。
據(jù)Yole的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2027年，SiC器件市場(chǎng)將從2021年的10億美元規(guī)模增長(zhǎng)到60億美元以上。
國(guó)產(chǎn)SiC廠商迎來機(jī)遇
放眼市場(chǎng)，車用第三代半導(dǎo)體SiC領(lǐng)域仍以歐美日等成熟市場(chǎng)的半導(dǎo)體企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位。
2021 年全球 SiC 功率器件市場(chǎng)格局
但隨著新能源汽車的快速發(fā)展，也吸引了一批國(guó)內(nèi)企業(yè)密集布局。以比亞迪半導(dǎo)體、斯達(dá)半導(dǎo)、中國(guó)中車、三安光電、華潤(rùn)微電子、派恩杰、芯聚能等本土企業(yè)也都在積極發(fā)力，發(fā)力車用SiC。尤其是比亞迪半導(dǎo)體、中車時(shí)代、三安光電、芯聚能等這些采用IDM模式的廠商優(yōu)勢(shì)更明顯，斯達(dá)半導(dǎo)體也正從Fabless模式向IDM模式轉(zhuǎn)型。
不過，本土企業(yè)要想真正在車用SiC領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主突圍，任重道遠(yuǎn)。尤其是如何滿足車規(guī)的高標(biāo)準(zhǔn)要求，是幾乎所有本土企業(yè)亟待解決的問題，但目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從無到有的突破，相信規(guī)模量產(chǎn)只是時(shí)間問題。
對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)在800V SiC器件上的進(jìn)展和挑戰(zhàn)，三安光電副總經(jīng)理陳東坡表示：“對(duì)于SiC器件和模塊，要將系統(tǒng)電壓提升到800V的話，那么元器件應(yīng)推升到1200V，但是1200V SiC MOSFET器件，目前國(guó)內(nèi)還較為欠缺。再往上游看，襯底和材料部分，目前國(guó)內(nèi)4英寸的基本可以滿足，但如果要追求性價(jià)比，降低成本的話需要往6英寸甚至8英寸延伸，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和國(guó)外龍頭企業(yè)還有一些差距！
國(guó)產(chǎn) SiC 襯底與海外襯底的參數(shù)對(duì)比
資料來源：天岳先進(jìn)招股說明書，天科合達(dá)招股說明書，華泰研究
國(guó)內(nèi)廠商積極布局碳化硅器件領(lǐng)域，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)低端進(jìn)口替代，F(xiàn)在已經(jīng)商業(yè)化的 SiC 產(chǎn)品主要集中在 650V-1700V 電壓等級(jí)，主要產(chǎn)品為二極管和晶體管，3000V 以上電壓及 SiC IGBT 尚在研發(fā)當(dāng)中。國(guó)內(nèi)廠商如泰科天潤(rùn)已發(fā)布 3300V/0.6 A-50 A SiC 二極管系列產(chǎn)品；三安集成、基本半導(dǎo)體等公司已實(shí)現(xiàn) 650V、1200V、1700V SiC MOSFET 的小規(guī)模量產(chǎn)；功率模塊方面，國(guó)內(nèi)上市企業(yè)士蘭微、斯達(dá)半導(dǎo)等公司積極布局，目前比亞迪漢已經(jīng)成功搭載了自主研發(fā)的 SiC MOSFET 控制模塊。
綜合來看，800V高壓快充平臺(tái)將是未來新能源汽車重要發(fā)展趨勢(shì)之一。未來兩三年內(nèi)，800V高壓快充技術(shù)將得到大范圍普及應(yīng)用。這場(chǎng)高壓平臺(tái)“升級(jí)革命”讓SiC器件成為焦點(diǎn)，伴隨國(guó)內(nèi)外眾多企業(yè)加速布局800V高壓平臺(tái)，SiC產(chǎn)業(yè)鏈在其趨勢(shì)和挑戰(zhàn)中正迎來“風(fēng)口”。
從行業(yè)當(dāng)前進(jìn)程來看，這是國(guó)產(chǎn)功率器件借著SiC在電動(dòng)車主驅(qū)的應(yīng)用契機(jī)，也是全面趕超國(guó)外功率器件的機(jī)會(huì)，值得關(guān)注。
編輯：zqy 最后修改時(shí)間：2022-12-30
