集微咨詢（JW insights）認(rèn)為：
800V 高壓快充是里程焦慮的“破局者”，國(guó)內(nèi)外車企由此掀起了一輪 800V 電壓平臺(tái)車型發(fā)布潮，以搶攻大功率快充新高地。但 800V 高壓平臺(tái)的落地是一大系統(tǒng)工程，從系統(tǒng)部件，到整車，以及基礎(chǔ)設(shè)施等都需要同步變革與推進(jìn)，上至半導(dǎo)體元器件、電池模組安全性提升，下至車、樁、充電網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動(dòng)升級(jí)，當(dāng)前仍面臨許多技術(shù)難點(diǎn)；
毋庸置疑，800V 高壓平臺(tái)將成未來電動(dòng)汽車主流平臺(tái)，而且伴隨 800V 的落地，SiC 功率半導(dǎo)體也將成為必然選擇，尤其在主驅(qū)逆變器這塊首當(dāng)其沖。2021 年以來，半導(dǎo)體供應(yīng)商 + 車企的“組合拳”模式，正在加速 SiC 車規(guī)級(jí)產(chǎn)品落地；
2025 年，中國(guó)新能源汽車預(yù)計(jì)增長(zhǎng)至 700 萬-1000 萬輛，屆時(shí)中國(guó)有望成為車用 SiC 需求最大市場(chǎng)。當(dāng)下，車用 SiC 芯片領(lǐng)域仍以歐美日等成熟市場(chǎng)的半導(dǎo)體企業(yè)為主，但 2021 年自主 SiC 已實(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，而國(guó)內(nèi) SiC 供應(yīng)鏈尚需珍惜時(shí)間窗口。
2021 年汽車行業(yè)的最大爆點(diǎn)，非新能源汽車不可。中國(guó)新能源汽車?yán)^續(xù)領(lǐng)跑全球，連續(xù) 7 年位居全球第一。中汽協(xié)發(fā)布的 2021 年汽車銷售數(shù)據(jù)高于之前的預(yù)期，如下圖所示，國(guó)內(nèi)汽車全年累計(jì)銷量 2627.5 萬輛，其中新能源汽車銷售 352.1 萬輛，市占率也從 2020 年的 5% 左右躍升至 13.4%。這一數(shù)字上漲背后，反映出新能源汽車市場(chǎng)正在進(jìn)入由政策驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向市場(chǎng)拉動(dòng)新階段，終端消費(fèi)者的接受度越來越高，且業(yè)界認(rèn)為，新能源汽車占比達(dá)到 15% 或是一個(gè)小的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這一數(shù)據(jù)標(biāo)志著新能源汽車可能進(jìn)入快速發(fā)展期，被消費(fèi)者廣泛接受。
集微咨詢（JW insights）認(rèn)為，未來幾年，中國(guó)乃至全球新能源汽車的份額都將快速擴(kuò)大，但不能忽視亟待解決的兩大痛點(diǎn) —— 續(xù)航里程不足與補(bǔ)能速度慢。其實(shí)，近年來為緩解續(xù)航里程焦慮，許多主機(jī)廠開始研發(fā)更長(zhǎng)續(xù)航里程車型，供應(yīng)商也推出創(chuàng)新電池技術(shù)、換電等一系列解決方案，但一味地增加動(dòng)力電池的續(xù)航里程，技術(shù)方面似乎步入“天花板”，邊際效應(yīng)也開始降低，但充電焦慮仍懸而未決。
國(guó)內(nèi)外車企掀起 800V 高壓平臺(tái)發(fā)布潮，但量產(chǎn)是一大系統(tǒng)工程
超級(jí)快充由此成為未來動(dòng)力電池發(fā)展的必然方向。中國(guó)科學(xué)院院士歐陽明高指出，解決充電的后顧之憂，需要更大功率的快充技術(shù)，超級(jí)快充是大勢(shì)所趨，行業(yè)需要推進(jìn)電動(dòng)汽車采用≥800V 的更高電壓平臺(tái)。同時(shí)歐陽明高團(tuán)隊(duì)的研究表明，對(duì)一個(gè)續(xù)航里程 600 公里的車 5 分鐘應(yīng)急補(bǔ)電充 200 公里是完全可行的，但要注意對(duì)一個(gè)續(xù)航里程 200 公里的車用 5 分鐘充滿，這一般做不到。
2021 年以來，國(guó)內(nèi)外車企都開始以類似“充電 5 分鐘，續(xù)航 200 公里”的構(gòu)想來迎合消費(fèi)者對(duì)于快速補(bǔ)能的需求。為進(jìn)一步提高充電功率、縮短充電時(shí)間，絕大多數(shù)的主流車企選擇高壓快充方案，并將電壓平臺(tái)從 400V 提升到 800V、1000V 甚至更高的水平，特別是 800V 高壓快充，已經(jīng)被越來越多的整車廠提上日程。
保時(shí)捷是開啟 800V 的先行者。早在 2019 年，保時(shí)捷 Taycan 就率先量產(chǎn) 800V 電壓平臺(tái)，將最大充電功率提升到了 350kW，不到 23 分鐘能將 Taycan Tuebo S 容量 93.4kWh 的動(dòng)力電池從 5% 充至 80%，提供 300 公里的續(xù)航能力。2021 年，全球新能源汽車市場(chǎng)滲透率快速提升，國(guó)內(nèi)外車企由此掀起了一輪 800V 電壓平臺(tái)車型發(fā)布潮，以搶攻大功率快充新高地。由此可見，800V 高壓快充已經(jīng)是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的里程焦慮“破局者”。
國(guó)內(nèi)車廠方面，造車新勢(shì)力和傳統(tǒng)汽車廠商的智能電動(dòng)品牌幾乎紛紛“入場(chǎng)”，包括小鵬、理想、零跑、比亞迪 e 平臺(tái) 3.0、長(zhǎng)城沙龍、東風(fēng)嵐圖、吉利極氪、北汽極狐、廣汽埃安等，如上表所示。
例如，小鵬汽車在 2021 年廣州車展上發(fā)布的全新 SUV 車型小鵬 G9，將首次搭載 800V 高壓 SiC 平臺(tái)，同時(shí)為充分發(fā)揮 800V 平臺(tái)超充技術(shù)優(yōu)勢(shì)，小鵬汽車還將鋪設(shè)中國(guó)首批量產(chǎn)的 480kW 高壓超充樁，實(shí)現(xiàn)充電 5 分鐘最高可補(bǔ)充 200 公里續(xù)航。作為東風(fēng)的高端汽車品牌，嵐圖 2021 年 9 月展示了自研 800V 高電壓平臺(tái)及超級(jí)快充技術(shù)，這是一套動(dòng)力電池和用電設(shè)備均為 800V 高壓系統(tǒng)，包括超級(jí)快充系統(tǒng)、超低系統(tǒng)能耗、高性能電池、SiC 電驅(qū)總成，支持無線充電，且整車高性能電池搭載 4C 電芯，在 360kW 超級(jí)充電樁的加持下，充電速率可提升 125%，實(shí)現(xiàn)充電 10 分鐘，續(xù)航 400 公里。
國(guó)際車廠方面，現(xiàn)代、起亞、通用、大眾、奧迪、保時(shí)捷等最新的純電平臺(tái)大都將布局 800V 高電壓平臺(tái)，目前，2021 年已在海外上市的起亞 EV6，基于 E-GMP 平臺(tái)打造，可支持 800V 快充，14 分鐘可將電量從 30% 充至 80%，同是 E-GMP 打造的 IONIQ 5 于 2021 年在海外上市，能同時(shí)支持 400V 和 800V 充電樁。
汽車零部件也緊跟車廠步伐，尤其是一些頭部 Tier1 已在基于 800V 平臺(tái)打造驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。例如，傳動(dòng)系統(tǒng)巨頭采埃孚 2021 年 7 月發(fā)布了全新的電驅(qū)產(chǎn)品，其是采用 SiC 功率芯片的電控和動(dòng)力脫開機(jī)構(gòu)的三合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將基于 800V 電壓平臺(tái)打造，預(yù)計(jì)將于 2022 年年底之前在中國(guó)投入量產(chǎn), 同時(shí)，CES 2022 上，采埃孚宣布開發(fā)出了一種具有高度可擴(kuò)展性、模塊化的逆變器架構(gòu)，可以最大限度地確保整車制造商在 400 伏和 800 伏兩個(gè)電壓等級(jí)的電機(jī)中進(jìn)行靈活的選擇。緯湃科技 2021 年 7 月也帶來了其兼容 800V 電壓平臺(tái)的第四代三合一電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品 EMR4。舍弗勒 2021 年 9 月首次展示了一款自主開發(fā)的 800V 電機(jī)控制器，適用于高性能汽車電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)。
孚能科技在動(dòng)力電池領(lǐng)域率先破題，其自主研發(fā)的 800VTC 超充超壓技術(shù)是國(guó)內(nèi)首個(gè)可量產(chǎn)的 800V 高電壓平臺(tái)，其整包充電等效 2.2C，10% 到 80% 充電僅需 15 分鐘，續(xù)航里程能提升 5%，可兼容 400-800V 系統(tǒng)，預(yù)計(jì) 2022 年 10 月正式進(jìn)入量產(chǎn)階段。
由此可見，未來幾年，新能源汽車 800V 高壓方案呼之欲出，但從當(dāng)下部分車企延遲量產(chǎn)落地時(shí)間來看，其中也不乏轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)與陣痛。一方面，高壓平臺(tái)看起來并不復(fù)雜，只是升高了整車的電壓，但對(duì)于技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，卻是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的系統(tǒng)工程電壓平臺(tái)的升高，意味著核心三電系統(tǒng)以及 DC-DC、OBC 等部件都要能在 800V 甚至 1000V 的電壓下正常工作。另一方面，當(dāng)下幾乎所有充電樁不能適配 800V 平臺(tái)，這就要求新裝的充電樁有向下兼容的功能，同時(shí)適配 400V 和 800V。
集微咨詢（JW insights）認(rèn)為，800V 的落地是一大系統(tǒng)工程，從系統(tǒng)部件，到整車，以及基礎(chǔ)設(shè)施等都需要同步變革與推進(jìn)，上至半導(dǎo)體元器件、電池模組安全性提升，下至車、樁、充電網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動(dòng)升級(jí)，當(dāng)前仍面臨許多技術(shù)難點(diǎn)。
800V 平臺(tái)主逆變器采用 SiC 已不可逆轉(zhuǎn)，“組合拳”模式加速落地
但毋庸置疑，800V 高壓平臺(tái)將成未來電動(dòng)汽車主流平臺(tái)，而且，集微咨詢（JW insights）認(rèn)為，伴隨 800V 的落地，SiC 功率半導(dǎo)體也將成為必然選擇，尤其在主驅(qū)逆變器這塊首當(dāng)其沖，SiC 替代 Si 是大勢(shì)所趨，SiC 或?qū)⒂瓉硪?guī)模上車。
相比于第一代半導(dǎo)體材料鍺、硅等，以及第二代半導(dǎo)體材料砷化鎵、銻化銦等，第三代半導(dǎo)體材料 SiC 具備優(yōu)異的材料物理特性，為進(jìn)一步提升功率半導(dǎo)體器件的性能提供了更大的空間，尤其在高頻率、耐高溫、高效率等方面具備碾壓優(yōu)勢(shì)，即損耗更小，同樣的電池容量可以擁有更多的續(xù)航里程，同樣的續(xù)航里程可以消耗更少的電池容量。
目前，SiC MOSFET 在新能源汽車中主要應(yīng)用于主驅(qū)逆變器、OBC（車載充電器）、DC / DC（直流轉(zhuǎn)換器），以及電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施。在該領(lǐng)域，特斯拉當(dāng)屬產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)者。早在 2014 年，豐田就推出了 SiC MOSFET，但受限于高昂的成本和技術(shù)的不成熟，前期產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直較緩。直到 2018 年，特斯拉 Model 3 搭載了基于全 SiC MOSFET 模塊的逆變器，2020 年，比亞迪漢 EV 搭載了 SiC MOSFET 電機(jī)控制模塊，隨后宇通客車也迎來量產(chǎn)，吉利、奧迪、大眾、蔚來、小鵬等目前也在加速 SiC MOSFET 逆變器的落地。
▲ 數(shù)據(jù)來源：Yole
800V 平臺(tái)更將加速這一市場(chǎng)進(jìn)程。在如今普遍使用的 400V 電壓平臺(tái)下，采用 SiC 可以提高大概 3%-5% 的效率，且越是處于頻繁開關(guān) / 頻繁剎車加油的低速工況下，獲得的效率優(yōu)勢(shì)就更高，如果幾乎以 120km / h 的時(shí)速一直在高速工況運(yùn)行，效率的優(yōu)勢(shì)相對(duì)就沒有那么大。所以在城市工況中運(yùn)行，使用 SiC 器件帶來的效率提升的優(yōu)勢(shì)就更加明顯。
電壓平臺(tái)從 400V 提升到 800V，意味著電動(dòng)汽車所有的高壓元器件及管理系統(tǒng)都要提高標(biāo)準(zhǔn)，首當(dāng)其沖的就是主驅(qū)逆變器，而在 800V 平臺(tái)下，SiC 的優(yōu)勢(shì)能發(fā)揮得更好，主驅(qū)逆變器可提升高達(dá) 8% 的效率，因此主驅(qū)逆變器這塊，SiC 替代 Si 的趨勢(shì)已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)。
正如前文所言，從 400V 向 800V 轉(zhuǎn)變的過程本身不乏挑戰(zhàn)與痛苦，但未來趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)，且技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展太快，仍然需要企業(yè)在 SiC 領(lǐng)域趁早布局。初期的綜合成本算下來肯定高昂，包括特斯拉剛開始使用 SiC 時(shí)也是虧錢，但目前早已盈利，因此企業(yè)技術(shù)部署一定要搶占先機(jī)，因?yàn)樗熊囈?guī)級(jí)的驗(yàn)證都需要 18-24 個(gè)月，等到有利可圖時(shí)，可能入局已晚。
集微咨詢（JW insights）指出，2021 年以來，半導(dǎo)體供應(yīng)商 + 車企的“組合拳”模式，正在加速 SiC 車規(guī)級(jí)產(chǎn)品落地。
例如，英飛凌 2021 年 6 月上市的電動(dòng)車逆變器 SiC 模組將應(yīng)用于現(xiàn)代汽車下一代 800V 電動(dòng)車型，通過使用基于英飛凌 Cool SiC 電源模塊的主驅(qū)逆變器，現(xiàn)代汽車能夠?qū)④囕v的續(xù)航里程提高超 5%，目前其 IONIQ 5 車型在 NEDC 工況下續(xù)航里程達(dá)到 600km；同月，意法半導(dǎo)體與雷諾達(dá)成合作，將憑借意法半導(dǎo)體更高效的碳化硅等先進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)品和解決方案，支持雷諾下一代電動(dòng)和混動(dòng)汽車戰(zhàn)略；羅姆 SiC 功率元件電控系統(tǒng)將被應(yīng)用于吉利開發(fā)中的純電動(dòng)車平臺(tái)；Wolfspeed 已與通用汽車簽署戰(zhàn)略供應(yīng)商協(xié)議，為通用汽車的電動(dòng)汽車開發(fā)和交付 SiC 功率器件，通用汽車將專門在其下一代電動(dòng)汽車的 Ultium Drive 推進(jìn)裝置中使用 Wolfspeed 的產(chǎn)品。
本土供應(yīng)商自主突圍任重道遠(yuǎn)，國(guó)內(nèi) SiC 供應(yīng)鏈需珍惜時(shí)間窗口
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。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前第三代半導(dǎo)體主要環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)化率仍然較低，尤其是車規(guī)級(jí)的 SiC 芯片主要依賴進(jìn)口。
而中汽協(xié)近期預(yù)測(cè)稱，2022 年新能源汽車的市場(chǎng)滲透率將超過 20%，達(dá)到 500 萬輛的規(guī)模，2025 年將進(jìn)一步增長(zhǎng)至 700 萬-1000 萬輛，這意味著中國(guó)有望成為車用 SiC 需求最大市場(chǎng)。而且，2020 年年底以來的全球汽車缺芯強(qiáng)有力地證明了構(gòu)建自主可控供應(yīng)鏈的重要性。
其實(shí)這兩年，以比亞迪半導(dǎo)體、中車時(shí)代、三安光電、斯達(dá)半導(dǎo)體、華潤(rùn)微電子、派恩杰、芯聚能等為主的本土企業(yè)也都在積極發(fā)力車用 SiC 領(lǐng)域。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。
這些本土供應(yīng)商取得了一些突破，例如，由中車時(shí)代電氣 C-Car 平臺(tái)孵化的全新一代產(chǎn)品 C-Power 220s 在 2021 年年底正式發(fā)布，該產(chǎn)品是國(guó)內(nèi)首款基于自主 SiC 的大功率電驅(qū)產(chǎn)品，系統(tǒng)效率最高可達(dá) 94%。三安光電已經(jīng)在湖南建設(shè)了國(guó)內(nèi)首條碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)線，涵蓋襯底、外延、芯片、研發(fā)、封測(cè)環(huán)節(jié)，正式點(diǎn)亮投產(chǎn)。芯聚能的 SiC 模塊將用于主逆變器，且已通過國(guó)內(nèi)前三大主機(jī)廠車載可靠性測(cè)試、夏季標(biāo)定和耐久測(cè)試，系統(tǒng)環(huán)境耐久試驗(yàn)考核，預(yù)計(jì) 2022 年 Q1 量產(chǎn)。
另一方面，在國(guó)產(chǎn)替代風(fēng)口與資本投資熱潮下，國(guó)內(nèi)也開始涌現(xiàn)一批新銳力量，并密集獲得資本的加持。2021 年以來，包括派恩杰、瞻芯電子、阿基米德半導(dǎo)體、積塔半導(dǎo)體、臻驅(qū)科技、芯聚能半導(dǎo)體、基本半導(dǎo)體、利普思半導(dǎo)體等在內(nèi)的多家本土企業(yè)均獲得了新的融資，累計(jì)融資規(guī)模超百億元，合力助推 SiC 落地與上車。
集微咨詢（JW insights）認(rèn)為，雖然本土企業(yè)要想真正在車用 SiC 領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主突圍，仍任重道遠(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。TrendForce 的報(bào)告顯示，隨著電動(dòng)車滲透率不斷升高，以及整車架構(gòu)朝 800V 高壓方向邁進(jìn)，預(yù)估 2025 年全球電動(dòng)車市場(chǎng)對(duì) 6 英寸 SiC 晶圓需求可達(dá) 169 萬片。國(guó)內(nèi) SiC 供應(yīng)鏈需要珍惜時(shí)間窗口，潛心研發(fā)并一步一個(gè)腳印向前發(fā)展，畢竟市場(chǎng)就在不遠(yuǎn)的未來。
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