【芯智驾】小鹏G9搭载800V SiC平台破解“补能焦虑”，审视国产车用 SiC产业链的“短板”

集微网报道（文/杜莎）伴随小鹏G9于今年10月底开启交付，“充电5分钟，续航200公里”的快速补能构想终于落地走向现实，节假日电动汽车长途出行“充电1小时排队4小时”的窘境和遭遇也有望破解。

“如燃油车加油般”充电体验实现的背后，是小鹏G9搭载了国内首个车桩端量产的800VSiC超快充平台，并配合自建的超快充桩，车桩结合做到充电10%-80%进入15分钟时代。

小鹏G9之后，还有一大波车企800V平台也将迎来量产，所搭载的SiC功率半导体也会逐渐渗透。英飞凌预计到2025年，汽车电子功率器件领域采用SiC技术的占比会超过20%，考虑到新能源汽车的产销量会快速提升，这一市场份额或许还将提前。

近几年我国一直在大力布局并发展第三代半导体。那么，这些布局SiC领域的国内厂商是否能受益于800V平台的落地？厂商在汽车方面的SiC技术、产品产业化进展如何？与国外大厂还存在着哪些差距？未来又有哪些市场机遇？这些产业化的进程值得深度跟进与思考。

800V+SiC 整车总体效率提升约6%-8%

SiC在汽车领域崭露头角，与电动汽车市场份额加速渗透，并越来越追求整体效率的最大化息息相关。相较于现阶段应用广泛的硅基功率半导体，SiC具有“三高优势”，高频率、耐高温，以及高效率，即损耗更小，同样的电池容量可以拥有更多的续航里程，同样的续航里程可以消耗更少的电池容量。

电动汽车被越来越多的终端消费者接受，但续航与补能焦虑成为制约其发展的因素。近年来，汽车制造商在缓解里程焦虑方面纷纷推出增程技术、换电、研发更长续航里程车型等一系列解决方案，但一味地增加动力电池的续航里程，技术方面似乎步入“天花板”，边际效应也开始降低。

更关键的是，如上文所言的长途出行充电、补能焦虑仍未解决。业内人士指出，仅仅加装动力电池不是很好的解决方案，增加电池意味着增加重量，增加重量则能耗更大。业界非常看好500-600km区间续航里程的动力电池，加上很好的充电解决方案会更好。

这也是绝大多数车企从原有400V的平台开始布局800V高电压平台的逻辑，电动汽车型续航普遍突破600km后，缩短充电时间是提升电动汽车使用体验的主要诉求之一。据不完全统计，2021年就有20多家车企提出了落地800V高压平台的时间规划表，2022年已有部分车企量产。

据了解，800V高电压平台架构一般可分为三类：一是纯800V电压平台，电池包、电机、电控、OBC、DC/DC、PTC、空调压缩机均适配800V，如小鹏G9；二是800V电池组搭载DC/DC转换器，800V电压经DC/DC转换器后，可降压为400V，电机、电控、OBC、PTC、空调压缩机适配400V；三是两个400V低压电池组，充电时串联800V，放电时并联400V，电机、电控、OBC、DC/DC、PTC、空调压缩机适配400V。

从整体效率提升的角度来看，纯800V高压快充将成未来主流。“但现阶段，大部分车企主要布局快充领域的800V，驱动部件可能还是更多地采用400V，它需要通过电器的转换实现800V快充，解决里程焦虑，也有可能会采取一些中间段方案，比如在OBC这端会采用800V。而全系列800V系统带来是效率提升更快。同时，不仅是充电能够达到快充，整体的性能也会达到最大化。”纬湃科技新能源科技事业部亚洲区总经理郁昌松曾对集微网表示。

随着800V高压平台方案的落地，SiC功率半导体也成为必然选择。

业内人士表示，在如今普遍使用的400V电压平台下，采用SiC可提高3%-5%的效率，当然还要视何种工况来定，越是处于频繁开关/频繁刹车加油的低速城市工况下，获得的效率优势就更高，如果几乎以120km/h的时速一直在高速工况运行，效率的优势相对不明显。而在800V平台下，SiC的优势能发挥得更好，总体效率提升6%-8%。

平电压台从400V提升到800V，意味着电动汽车所有的高压元器件及管理系统都要提高标准，首当其冲的就是主驱逆变器，且在主驱逆变器部分，SiC替代Si不可逆转。

800V普及下SiC渗透率将增加，主驱逆变器SiC价值量占比超80%

而且，主驱逆变器SiC的价值量占比极高。业内专家指出，主驱逆变器搭载SiC的价值量占单车碳化硅价值总量逾80%。

SiC可应用在电驱动系统中的逆变器、OBC、DC/DC，以及空调等系统中。现阶段来看，SiC也逐渐从OBC、DC/DC上广泛的应用，逐渐扩展越来越多车型的主驱逆变器中。2018年，特斯拉Model 3搭载了基于全SiC MOSFET模块的逆变器。尔后，国内比亚迪汉也率先在主驱逆变器搭载SiC MOSFET模块，今年以来，蔚来ET7、全新smart精灵#1、小鹏G9等国内车型也迅速量产。相信800V高电压平台技术的落地，将加速SiC上车。

但也存在挑战，首当其冲的是成本。Gartner相关领域的分析师对集微网表示：“成本确实是SiC落地的主要障碍。随器件电压和电流值的变化，功率半导体器件的成本也会相应改变。对于类似的器件额定值，SiC MOSFET通常比 Si IGBT贵4-7倍，同样SiC模块的价格比IGBT模块贵4-7倍。”

目前来看，相对比较高端的20万甚至30万以上的乘用车上才会采用SiC方案。因为从整个收益来看，目前整车电池包和一些系统成本的降低，收益还是比不过成本的上升，但未来2-3年碳化硅芯片的降本，包括衬底的降本，芯片良率的提升，以及普及800V甚至以上的高压的电控系统之后，在系统上的收益也会越来越大，未来两三年后碳化硅有望在30万甚至20以下的乘用车上普及和应用。

有专家认为，越来越多车企布局800V SiC平台的一大核心逻辑就是，虽然器件上花费的成本增加，但通过电力电子的升级迭代，可以很容易将增加的成本覆盖。例如，使用SiC模块相对IGBT模块而言，热泵空调、OBC、主逆变器的效率能分别提高5%-7%、1%-2%、5%~8%，甚至更高，这对于单车能耗的损失以及效率的提升，则将产生乘法效应。

Gartner以上分析师也表示：“未来SiC成本的下降将由8英寸衬底的引入推动。但预计不会大幅或立即显现。此外，顶级供应商增加的制造能力将降低成本。然而，我们不能指望SiC在短期内达到与IGBT的成本平价，因为该技术更加复杂。但预计尽管成本增加，但由于SiC将带来系统级优势，采用率将会增加。”

直面国内车用SiC产业链的差距与机遇

中国汽车市场有望成为SiC最大需求市场。中国新能源汽车市场一直领跑全球，进入2022年，新能源汽车销量继续暴增，中汽协数据显示，今年前8个月国内新能源汽车销量达397万辆，同比增长1.2倍，渗透率提升至23%左右。这意味着，新能源汽车渗透率从5%以上升至23%仅用时不到两年。中汽协会近期预测，今年新能源汽车销量有望达到550万辆。此前还预测，2022年达到500万辆的规模，2025年将进一步增长至700万-1000万辆，这意味着达到市场份额目标的时间正在提前。

那么国内车用SiC产业链发展如何？能否抓住这一波上车机会？尤其是主驱逆变器领域的车规产品进展如何？谁能突破该领域车规级别SiC MOSEFT应用，谁就能胜券在握。

需要直面的是，车用SiC领域现阶段仍是国外IDM大厂有优势。正如Gartner分析师所言，全球多家汽车制造商和一级供应商，如特斯拉、通用、现代、起亚、比亚迪、蔚来等正在推出基于SiC的电动汽车。但目前市场主要由来自美国、欧洲和日本的顶级供应商主导，如Wolfspeed、英飞凌、安森美、意法半导体和罗姆等。

整体来看，国内在SiC领域布局的厂商也很多，且覆盖衬底、外延和器件、模块等。但在车用领域，目前做SiC模块的厂商发展相对较快，如比亚迪半导体、芯聚能等的SiC MOSEFT模块都已上车。

而其他环节的厂商在车用领域进入相对较晚，如在SiC器件领域，斯达半导体、华润微等相较外国供应商还存在一定差距，真正能有MOSFET产品并且有批量制造能力的非常少，或处于多家客户样品测试阶段。北京三安光电有限公司副总经理陈东坡曾在爱集微主办的“未来车”活动上指出，对于中游的器件等，要将系统电压提升到800V的话，那么元器件应推升到1200V，但是1200V SiC MOSFET器件，目前国内还较为欠缺，并没有批量生产能力。

再往上游产业链走，占SiC整个价值量将近50%，影响到器件可靠性、良率的衬底部分，电力电子用是导电的衬底，目前国内4英寸的基本可以满足，但如果要追求性价比，降低成本，需要往6英寸延伸，但6英寸领域，目前国内市场其实和国外的龙头企业存在差距，如国际Wolfspeed已经到8英寸。

业内专家指出，由于没有8英寸外延和Fab，还需要两三年的开发，短期内形成不了对国内厂商的碾压优势，因此，6英寸后几年会是主要竞争，而国内目前6英寸衬底厂商，大都是刚刚从4英寸切换而来，工业上、电源上有应用，但是在电控级别的应用目前还没有真正的大批量验证。同时，比如大批量应用时，目前衬底的分档次标准，哪些衬底用来做SiC SBD，哪些衬底可以做SiC MOSFET，国内目前也没有明确的标准，国内的企业还需要两三年左右的时间去建立标准，提升质量。

因此，国内车用SiC领域的厂商尚需积累与沉淀。目前也要看到，在国内，车用SiC SBD产品做得还相对比较好，比如650V已经开始批量应用。虽然发展慢，但好在国内也有少数SiC领域的IDM产业链覆盖够全，因此未来在国内会有比较大的发展空间。预计2025年OBC的SiC应用已比较成熟，这也会是一个可观的市场，国内厂商的SiC有望实现大批量使用。至于主驱逆变器领域，业内人士预计国内很多做该领域SiC MOSFET芯片到2025年可能具备上车甚至小批量的阶段。

Gartner分析师也指出：“中国市场正在迅速发展，尽管可能需要一些时间才能达到全球供应商的质量和可靠性（尤其是汽车可靠性）水平，但国外这些供应商已经开发了近20年的SiC技术。相信随着政府的投资，以及中国市场对电动汽车的需求水平，可以预期中国供应商将在未来5-8年内发展。”

写在最后

放眼全球，因车端的需求大规模增长，供应端以国外为主IDM厂商也在积极扩大产能，但产能的释放需要时间，因为可以预见未来2-3年，车用SiC的供需关系很难有质的改变，整体供应偏紧。因此，在这一窗口期，国内SiC领域生产线，包括一些设计企业也应该尽快完成车规产品的认证。更关键的是，要提升批量制造能力和良品率，因为产业要做大，尤其像新能源汽车产业，它的带动性极强，对于产能的考量非常大，所以批量制造能力非常关键，良品率最终会影响到成本、可靠性。

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