電動汽車800V快充的國產芯機會
800V快充大勢所趨
中汽協(xié)數據顯示，1～11月，新能源汽車產銷分別達到625.3萬輛和606.7萬輛，同比均增長1倍，市場占有率達到25%。值得一提的是，我國已提前3年完成《新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》中制定的“新能源汽車將在2025年滲透率達到25%”的目標。而另據標普全球汽車動力總成與合規(guī)高級分析師張文娟在近期舉辦的第六屆集微半導體峰會中指出，中國新能源汽車產量到2030年將實現(xiàn)55%的滲透率，達到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。
當前，高壓快充成為行業(yè)的多數選擇。2019年，保時捷的Taycan全球首次推出800V高電壓電氣架構，搭載800V直流快充系統(tǒng)并支持350kw大功率快充。進入2021年后高壓快充路線受到越來越多主機廠的青睞，先是現(xiàn)代、起亞等國際巨頭發(fā)布800V平臺，之后比亞迪、長城、廣汽、小鵬等國內主機廠也相繼推出或計劃推出800V平臺，高壓快充體驗將會成為電動車市場差異化體驗的重要標準。
隨著車企的 800V布局加速，信達證券預計2025年，800V 高壓架構車型滲透率或將達到 15%，全球 800V 架構新能源汽車銷售量達到 370 萬輛。
車用SiC，迎來800V風口
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對比能提高6%-8%的整車效率。因此，SiC正成為800V高壓快充平臺應用的最優(yōu)選項。未來，以SiC為核心的800V強電系統(tǒng)，將在主逆變器、電機驅動系統(tǒng)、DC-DC、車載充電器（OBC）以及非車載充電樁等領域迎來規(guī)；l(fā)展。
早期的 SiC 產品受到 SiC 晶圓生長工藝和芯片加工能力限制，SiC MOSFET 的單芯片載流能力遠低于 Si IGBT。2021年，隨著技術逐年進步，量產耐壓1200V的SiC MOSFET載流能力上有了進步，已經看到了可以適配 200kW 以上功率的產品。
800V 應用最大的難點依然是離不開成本。汽車之心數據顯示，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 零售價格差在約 2.5 倍。
據Yole的預測數據，預計到2027年，SiC器件市場將從2021年的10億美元規(guī)模增長到60億美元以上。
國產SiC廠商迎來機遇
放眼市場，車用第三代半導體SiC領域仍以歐美日等成熟市場的半導體企業(yè)占據主導地位。
2021 年全球 SiC 功率器件市場格局
但隨著新能源汽車的快速發(fā)展，也吸引了一批國內企業(yè)密集布局。以比亞迪半導體、斯達半導、中國中車、三安光電、華潤微電子、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。尤其是比亞迪半導體、中車時代、三安光電、芯聚能等這些采用IDM模式的廠商優(yōu)勢更明顯，斯達半導體也正從Fabless模式向IDM模式轉型。
不過，本土企業(yè)要想真正在車用SiC領域實現(xiàn)自主突圍，任重道遠。尤其是如何滿足車規(guī)的高標準要求，是幾乎所有本土企業(yè)亟待解決的問題，但目前已經實現(xiàn)了從無到有的突破，相信規(guī)模量產只是時間問題。
對于國內企業(yè)在800V SiC器件上的進展和挑戰(zhàn)，三安光電副總經理陳東坡表示：“對于SiC器件和模塊，要將系統(tǒng)電壓提升到800V的話，那么元器件應推升到1200V，但是1200V SiC MOSFET器件，目前國內還較為欠缺。再往上游看，襯底和材料部分，目前國內4英寸的基本可以滿足，但如果要追求性價比，降低成本的話需要往6英寸甚至8英寸延伸，目前國內市場和國外龍頭企業(yè)還有一些差距。”
國產 SiC 襯底與海外襯底的參數對比
資料來源：天岳先進招股說明書，天科合達招股說明書，華泰研究
國內廠商積極布局碳化硅器件領域，已經實現(xiàn)低端進口替代，F(xiàn)在已經商業(yè)化的 SiC 產品主要集中在 650V-1700V 電壓等級，主要產品為二極管和晶體管，3000V 以上電壓及 SiC IGBT 尚在研發(fā)當中。國內廠商如泰科天潤已發(fā)布 3300V/0.6 A-50 A SiC 二極管系列產品；三安集成、基本半導體等公司已實現(xiàn) 650V、1200V、1700V SiC MOSFET 的小規(guī)模量產；功率模塊方面，國內上市企業(yè)士蘭微、斯達半導等公司積極布局，目前比亞迪漢已經成功搭載了自主研發(fā)的 SiC MOSFET 控制模塊。
綜合來看，800V高壓快充平臺將是未來新能源汽車重要發(fā)展趨勢之一。未來兩三年內，800V高壓快充技術將得到大范圍普及應用。這場高壓平臺“升級革命”讓SiC器件成為焦點，伴隨國內外眾多企業(yè)加速布局800V高壓平臺，SiC產業(yè)鏈在其趨勢和挑戰(zhàn)中正迎來“風口”。
從行業(yè)當前進程來看，這是國產功率器件借著SiC在電動車主驅的應用契機，也是全面趕超國外功率器件的機會，值得關注。
編輯：zqy 最后修改時間：2022-12-30
