深度报告-20211225-国金证券-电子行业研究_800V时代到来_碳化硅迎来甜蜜时刻_25页_2mb

创新技术与企业服务研究中心 - 电子行业研究总结

核心内容概览

本报告聚焦于800V高压系统与碳化硅(SiC) 技术在电动汽车及轨道交通等领域的应用前景。随着800V平台成为主流趋势，碳化硅凭借其低导通损耗、低开关损耗、高耐压、高效率等优势，成为新能源汽车功率器件的首选材料。同时，碳化硅技术也在充电桩、车载OBC、DC-DC、PDU、轨道交通等领域逐步推广，预计到2026年，全球碳化硅功率器件市场规模将达50亿美元，其中60%以上将用于新能源汽车领域。

主要观点

1. 800V高压系统推动碳化硅应用

• 800V高压系统能够显著提升充电速度和续航里程，解决电动汽车用户的里程焦虑和充电速度慢的问题。
• 在800V系统中，碳化硅器件的导通损耗和开关损耗显著低于传统硅基IGBT，从而提升整体系统效率。
• SiC MOSFET 是800V高压系统功率半导体的较佳选择，已广泛应用于主流车型中。

2. 碳化硅提升整车节能效率

• 在轻载、低速工况下，SiC的优势更加明显，整体节能可达5%-10%。
• 蔚来ET7和小鹏G9等车型采用SiC模块，分别实现续航提升4%-6%和5分钟充电续航200公里。
• SiC在800V系统中可实现系统效率提升6%-8%，有助于降低整车能耗。

3. 车载OBC、DC-DC、PDU等开始大规模采用碳化硅

• 采用SiC器件可提升OBC系统效率1.5%-2.0%，同时减少系统组件数量，提高功率密度。
• 碳化硅器件可降低系统成本约20%，并减少体积和重量，提高系统集成度。

4. 充电桩向大功率发展，SiC模块成为主流

• 随着超充、快充需求增加，800V架构的充电桩普遍采用全SiC模块。
• 中国公共充电桩数量快速增长，2021年1-8月新增量同比上涨322%。

5. 轨道交通领域逐步推广SiC技术

• 欧洲、日本和中国均有轨道交通应用SiC技术的案例。
• 西门子在欧洲有轨电车中采用SiC，实现能耗降低10%，噪音减少。
• 日本JR Central计划在2023年前全面使用SiC牵引系统，预计节能35%。
• 中国已有8条地铁线路应用SiC技术，实现节能和减重效果。

6. 全球碳化硅厂商加速扩产

• Cree投资10亿美元扩产SiC，2024年产能将达2017年的10倍。
• ST、Rohm、东芝等公司也在扩大SiC产能，并与车企深度合作。
• 随着SiC产能扩张，预计2026年全球SiC功率器件市场规模将达50亿美元。

7. 推荐投资标的

• 推荐组合：三安光电、斯达半导、时代电气、闻泰科技、天岳先进。
• 其他潜力企业包括：士兰微、晶盛机电、华润微、新洁能等。

关键信息

• 800V系统：提升充电速度，缓解续航焦虑，推动SiC应用。
• SiC优势：
  • 导通损耗降低70%
  • 系统效率提升6%-8%
  • 开关频率提高一倍以上
  • 体积和重量显著减少
• SiC市场预测：2026年市场规模预计达50亿美元，其中60%以上用于新能源汽车。
• SiC产业链：
  • 衬底：Cree、Dow Corning、II-VI、新日铁住金、Norstel等。
  • 外延：Dow Corning、II-VI、Norstel、Cree、罗姆、三菱电机、英飞凌等。
  • 器件：英飞凌、罗姆、意法半导体、安森美等。
• 中国SiC发展：虽然起步较晚，但天岳先进、三安光电等企业已在SiC衬底和器件领域取得进展，具备本土化优势。

风险提示

• 800V系统渗透率不达预期
• SiC成本居高不下
• 充电桩发展低于预期
• SiC技术难度大，国内进展缓慢
• 全球SiC产能扩张低于预期，导致供给不足
• SiC价格持续高位

投资评级说明

公司评级

• 买入：预期未来6-12个月内上涨幅度在15%以上
• 增持：预期未来6-12个月内上涨幅度在5%-15%
• 中性：预期未来6-12个月内变动幅度在-5%至5%
• 减持：预期未来6-12个月内下跌幅度在5%以上

行业评级

• 买入：预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘15%以上
• 增持：预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘5%-15%
• 中性：预期未来3-6个月内该行业变动幅度相对大盘在-5%至5%
• 减持：预期未来3-6个月内该行业下跌幅度超过大盘5%以上

图表目录

• 图表1：碳化硅低导通损耗及低开关损耗优势
• 图表2：SiC在电动汽车中的应用
• 图表3：SiC在电动汽车中的优势
• 图表4：碳化硅在电动汽车中的应用
• 图表5：海外SiC厂商导通电阻指标控制情况
• 图表6：电压压摆率对逆变损耗的影响
• 图表7：Si/SiC逆变系统不同输出功率下的损耗
• 图表8：800V SiC相对于800V Si解决方案的优势
• 图表9：SiCMOSFET与IGBT损耗对比
• 图表10：不同输出功率下SiC和Si损耗变化趋势
• 图表11：损耗与开关频率之间的关系
• 图表12：纯电动汽车综合工况下的能量损耗分布
• 图表13：20KW/H续航里程比较
• 图表14：SiC模块与Si模块损耗对比
• 图表15：1200V Cool SiC的节能效果
• 图表16：英飞凌车载全SiC模块
• 图表17：蔚来ET7碳化硅模块
• 图表18：Si基IGBT与SiC MOSFET开通及关断损耗指标对比
• 图表19：蔚来ET7碳化硅模块损耗情况
• 图表20：小鹏G9 800V高压SiC平台及480kW超充桩
• 图表21：碳化硅在各领域的应用时间表及新能源车应用情况
• 图表22：全球已确定采用SiC功率器件的汽车品牌
• 图表23：OBC相关车型、电池尺寸、充电时间与竞争性技术对比
• 图表24：SiC器件提升OBC效率与功率密度
• 图表25：22kW双向OBC：Si vs SiC
• 图表26：22kW双向OBC系统成本对比
• 图表27：主要电动汽车车型最大充电功率
• 图表28：2021年8月公共充电桩整体情况
• 图表29：国内地铁采用SiC技术概况
• 图表30：全球SiC半导体公司建立阵营
• 图表31：预测2026年碳化硅市场将达到50亿美元
• 图表32：全球碳化硅产业链主要公司

附注

本报告由国金证券股份有限公司发布，仅供风险评级高于C3级的投资者参考。报告内容基于公开资料和实地调研，仅供参考，不构成投资建议。