2021 年汽車行業的最大爆點，非新能源汽車不可。中國新能源汽車繼續領跑全球，連續 7 年位居全球第一。中汽協發布的 2021 年汽車銷售數據高于之前的預期，如下圖所示，國內汽車全年累計銷量 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%。這一數字上漲背后，反映出新能源汽車市場正在進入由政策驅動轉向市場拉動新階段，終端消費者的接受度越來越高，且業界認為，新能源汽車占比達到 15% 或是一個小的轉折點，這一數據標志著新能源汽車可能進入快速發展期，被消費者廣泛接受。
集微咨詢(JW insights)認為，未來幾年，中國乃至全球新能源汽車的份額都將快速擴大，但不能忽視亟待解決的兩大痛點 —— 續航里程不足與補能速度慢。其實，近年來為緩解續航里程焦慮，許多主機廠開始研發更長續航里程車型，供應商也推出創新電池技術、換電等一系列解決方案，但一味地增加動力電池的續航里程，技術方面似乎步入“天花板”，邊際效應也開始降低，但充電焦慮仍懸而未決。
國內外車企掀起 800V 高壓平臺發布潮，但量產是一大系統工程
超級快充由此成為未來動力電池發展的必然方向。中國科學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，超級快充是大勢所趨，行業需要推進電動汽車采用≥800V 的更高電壓平臺。同時歐陽明高團隊的研究表明，對一個續航里程 600 公里的車 5 分鐘應急補電充 200 公里是完全可行的，但要注意對一個續航里程 200 公里的車用 5 分鐘充滿，這一般做不到。
2021 年以來，國內外車企都開始以類似“充電 5 分鐘，續航 200 公里”的構想來迎合消費者對于快速補能的需求。為進一步提高充電功率、縮短充電時間，絕大多數的主流車企選擇高壓快充方案，并將電壓平臺從 400V 提升到 800V、1000V 甚至更高的水平，特別是 800V 高壓快充，已經被越來越多的整車廠提上日程。
保時捷是開啟 800V 的先行者。早在 2019 年，保時捷 Taycan 就率先量產 800V 電壓平臺，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 的動力電池從 5% 充至 80%，提供 300 公里的續航能力。2021 年，全球新能源汽車市場滲透率快速提升，國內外車企由此掀起了一輪 800V 電壓平臺車型發布潮，以搶攻大功率快充新高地。由此可見，800V 高壓快充已經是業內公認的里程焦慮“破局者”。
國內車廠方面，造車新勢力和傳統汽車廠商的智能電動品牌幾乎紛紛“入場”，包括小鵬、理想、零跑、比亞迪 e 平臺 3.0、長城沙龍、東風嵐圖、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 年廣州車展上發布的全新 SUV 車型小鵬 G9，將首次搭載 800V 高壓 SiC 平臺，同時為充分發揮 800V 平臺超充技術優勢，小鵬汽車還將鋪設中國首批量產的 480kW 高壓超充樁，實現充電 5 分鐘最高可補充 200 公里續航。作為東風的高端汽車品牌，嵐圖 2021 年 9 月展示了自研 800V 高電壓平臺及超級快充技術，這是一套動力電池和用電設備均為 800V 高壓系統，包括超級快充系統、超低系統能耗、高性能電池、SiC 電驅總成，支持無線充電，且整車高性能電池搭載 4C 電芯，在 360kW 超級充電樁的加持下，充電速率可提升 125%，實現充電 10 分鐘，續航 400 公里。
國際車廠方面，現代、起亞、通用、大眾、奧迪、保時捷等最新的純電平臺大都將布局 800V 高電壓平臺，目前，2021 年已在海外上市的起亞 EV6，基于 E-GMP 平臺打造，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 平臺打造驅動系統。例如，傳動系統巨頭采埃孚 2021 年 7 月發布了全新的電驅產品，其是采用 SiC 功率芯片的電控和動力脫開機構的三合一電驅動系統，該系統將基于 800V 電壓平臺打造，預計將于 2022 年年底之前在中國投入量產, 同時，CES 2022 上，采埃孚宣布開發出了一種具有高度可擴展性、模塊化的逆變器架構，可以最大限度地確保整車制造商在 400 伏和 800 伏兩個電壓等級的電機中進行靈活的選擇。緯湃科技 2021 年 7 月也帶來了其兼容 800V 電壓平臺的第四代三合一電驅動產品 EMR4。舍弗勒 2021 年 9 月首次展示了一款自主開發的 800V 電機控制器，適用于高性能汽車電驅動橋系統。
孚能科技在動力電池領域率先破題，其自主研發的 800VTC 超充超壓技術是國內首個可量產的 800V 高電壓平臺，其整包充電等效 2.2C，10% 到 80% 充電僅需 15 分鐘，續航里程能提升 5%，可兼容 400-800V 系統，預計 2022 年 10 月正式進入量產階段。
由此可見，未來幾年，新能源汽車 800V 高壓方案呼之欲出，但從當下部分車企延遲量產落地時間來看，其中也不乏轉型的挑戰與陣痛。一方面，高壓平臺看起來并不復雜，只是升高了整車的電壓，但對于技術的開發和應用，卻是“牽一發而動全身”的系統工程電壓平臺的升高，意味著核心三電系統以及 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，當下幾乎所有充電樁不能適配 800V 平臺，這就要求新裝的充電樁有向下兼容的功能，同時適配 400V 和 800V。
集微咨詢(JW insights)認為，800V 的落地是一大系統工程，從系統部件，到整車，以及基礎設施等都需要同步變革與推進，上至半導體元器件、電池模組安全性提升，下至車、樁、充電網絡的聯動升級，當前仍面臨許多技術難點。
800V 平臺主逆變器采用 SiC 已不可逆轉，“組合拳”模式加速落地
但毋庸置疑，800V 高壓平臺將成未來電動汽車主流平臺，而且，集微咨詢(JW insights)認為，伴隨 800V 的落地，SiC 功率半導體也將成為必然選擇，尤其在主驅逆變器這塊首當其沖，SiC 替代 Si 是大勢所趨，SiC 或將迎來規模上車。
相比于第一代半導體材料鍺、硅等，以及第二代半導體材料砷化鎵、銻化銦等，第三代半導體材料 SiC 具備優異的材料物理特性，為進一步提升功率半導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勢，即損耗更小，同樣的電池容量可以擁有更多的續航里程，同樣的續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用于主驅逆變器、OBC(車載充電器)、DC / DC(直流轉換器)，以及電動汽車充電基礎設施。在該領域，特斯拉當屬產業的推動者。早在 2014 年，豐田就推出了 SiC MOSFET，但受限于高昂的成本和技術的不成熟，前期產業發展一直較緩。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 電機控制模塊，隨后宇通客車也迎來量產，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。
800V 平臺更將加速這一市場進程。在如今普遍使用的 400V 電壓平臺下，采用 SiC 可以提高大概 3%-5% 的效率，且越是處于頻繁開關 / 頻繁剎車加油的低速工況下，獲得的效率優勢就更高，如果幾乎以 120km / h 的時速一直在高速工況運行，效率的優勢相對就沒有那么大。所以在城市工況中運行，使用 SiC 器件帶來的效率提升的優勢就更加明顯。
電壓平臺從 400V 提升到 800V，意味著電動汽車所有的高壓元器件及管理系統都要提高標準，首當其沖的就是主驅逆變器，而在 800V 平臺下，SiC 的優勢能發揮得更好，主驅逆變器可提升高達 8% 的效率，因此主驅逆變器這塊，SiC 替代 Si 的趨勢已經不可逆轉。
正如前文所言，從 400V 向 800V 轉變的過程本身不乏挑戰與痛苦，但未來趨勢不可逆轉，且技術及產業發展太快，仍然需要企業在 SiC 領域趁早布局。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 時也是虧錢，但目前早已盈利，因此企業技術部署一定要搶占先機，因為所有車規級的驗證都需要 18-24 個月，等到有利可圖時，可能入局已晚。
集微咨詢(JW insights)指出，2021 年以來，半導體供應商 + 車企的“組合拳”模式，正在加速 SiC 車規級產品落地。
例如，英飛凌 2021 年 6 月上市的電動車逆變器 SiC 模組將應用于現代汽車下一代 800V 電動車型，通過使用基于英飛凌 Cool SiC 電源模塊的主驅逆變器，現代汽車能夠將車輛的續航里程提高超 5%，目前其 IONIQ 5 車型在 NEDC 工況下續航里程達到 600km;同月，意法半導體與雷諾達成合作，將憑借意法半導體更高效的碳化硅等先進半導體產品和解決方案，支持雷諾下一代電動和混動汽車戰略;羅姆 SiC 功率元件電控系統將被應用于吉利開發中的純電動車平臺;Wolfspeed 已與通用汽車簽署戰略供應商協議，為通用汽車的電動汽車開發和交付 SiC 功率器件，通用汽車將專門在其下一代電動汽車的 Ultium Drive 推進裝置中使用 Wolfspeed 的產品。
本土供應商自主突圍任重道遠，國內 SiC 供應鏈需珍惜時間窗口
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占據主導地位。相關數據顯示，目前第三代半導體主要環節國產化率仍然較低，尤其是車規級的 SiC 芯片主要依賴進口。
而中汽協近期預測稱，2022 年新能源汽車的市場滲透率將超過 20%，達到 500 萬輛的規模，2025 年將進一步增長至 700 萬-1000 萬輛，這意味著中國有望成為車用 SiC 需求最大市場。而且，2020 年年底以來的全球汽車缺芯強有力地證明了構建自主可控供應鏈的重要性。
其實這兩年，以比亞迪半導體、中車時代、三安光電、斯達半導體、華潤微電子、派恩杰、芯聚能等為主的本土企業也都在積極發力車用 SiC 領域。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 模式的廠商優勢更明顯，斯達半導體也正從 Fabless 模式向 IDM 模式轉型。
這些本土供應商取得了一些突破，例如，由中車時代電氣 C-Car 平臺孵化的全新一代產品 C-Power 220s 在 2021 年年底正式發布，該產品是國內首款基于自主 SiC 的大功率電驅產品，系統效率最高可達 94%。三安光電已經在湖南建設了國內首條碳化硅全產業鏈生產線，涵蓋襯底、外延、芯片、研發、封測環節，正式點亮投產。芯聚能的 SiC 模塊將用于主逆變器，且已通過國內前三大主機廠車載可靠性測試、夏季標定和耐久測試，系統環境耐久試驗考核，預計 2022 年 Q1 量產。
另一方面，在國產替代風口與資本投資熱潮下，國內也開始涌現一批新銳力量，并密集獲得資本的加持。2021 年以來，包括派恩杰、瞻芯電子、阿基米德半導體、積塔半導體、臻驅科技、芯聚能半導體、基本半導體、利普思半導體等在內的多家本土企業均獲得了新的融資，累計融資規模超百億元，合力助推 SiC 落地與上車。
集微咨詢(JW insights)認為，雖然本土企業要想真正在車用 SiC 領域實現自主突圍，仍任重道遠，尤其是如何滿足車規的高標準要求，是幾乎所有本土企業亟待解決的問題，但目前已經實現了從無到有的突破，相信規模量產只是時間問題。TrendForce 的報告顯示，隨著電動車滲透率不斷升高，以及整車架構朝 800V 高壓方向邁進，預估 2025 年全球電動車市場對 6 英寸 SiC 晶圓需求可達 169 萬片。國內 SiC 供應鏈需要珍惜時間窗口，潛心研發并一步一個腳印向前發展，畢竟市場就在不遠的未來。
