深度报告-20211231-安信证券-半导体行业深度分析_助力800V高压平台升级_SiC车规级应用渗透率加速提升_29页_2mb

半导体行业分析：800V高压平台与碳化硅应用渗透率提升

核心内容概述

随着新能源汽车的发展，800V高压平台正成为主流趋势，以提升续航能力与充电速度。同时，碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，因其在耐高压、耐高温、高频特性方面的优势，正逐步渗透至新能源汽车的功率器件领域。尽管SiC器件成本目前为硅基IGBT的3倍，但其能提升整车系统效率，降低电池和散热系统成本，从而整体成本不增，甚至下降。随着衬底工艺提升、尺寸扩大和产能增加，SiC成本有望进一步下降，推动其在经济型电动车中的应用。

主要观点

• 800V平台优势：提高电压平台有助于减少线束重量、提升充电速度和续航里程，是解决电动车里程焦虑和快充问题的有效方案。
• SiC技术优势：SiC在高压、高温、高频场景下表现优异，适合用于新能源汽车的功率器件，如电机驱动系统、OBC、DC/DC等。
• 成本控制：尽管单个SiC器件成本较高，但通过提升系统效率和降低其他部件成本，整车成本并未增加。
• 成本下降趋势：随着6英寸衬底技术的发展、良率提升及切割工艺优化，SiC成本有望下降至硅基IGBT的2倍以内，推动其市场扩展。
• 市场预测：预计到2025年，新能源汽车中SiC功率半导体市场将以38%的年复合增长率增长，市场规模有望达到220亿元。
• 行业趋势：800V架构车型将带动SiC器件需求，推动其向经济型电动车下沉。

关键信息

800V电压平台优势

• 提升充电效率：800V平台下，充电时间可缩短至10-30分钟，如保时捷Taycan Turbo S可在22.5分钟内将电池从5%充至80%。
• 降低线束重量：高压线束截面积仅为400V架构下的二分之一，线束减重约4kg。
• 提升续航能力：800V平台下，电动车续航能力提升5-10%，电池成本可降低。

碳化硅技术优势

• 物理特性：SiC具备宽禁带、高电子迁移率、高热导率等特性，适合制备高温、高压、高频器件。
• 器件性能：SiC MOSFET在开关频率、开关损耗、耐压等方面优于IGBT，且在高温下导通电阻上升率低。
• 应用前景：SiC二极管和MOSFET可广泛应用于新能源汽车的电控、OBC、DC/DC等关键部件，提高系统效率，降低体积和重量。

成本分析

• SiC成本：目前单个SiC器件成本为硅基IGBT的3倍，但通过提升系统效率，整车成本不增。
• 成本下降路径：6英寸衬底面积是4英寸的2.25倍，良率提升与工艺优化将显著降低成本。
• 市场潜力：预计到2025年，SiC功率器件在电动车中的渗透率有望达到30%，市场规模达220亿元。

800V架构下电动车部件升级

• 电控系统：采用SiC MOSFET代替硅基IGBT，提升效率和降低损耗。
• 电机驱动：800V平台下，电机控制器和逆变器需采用SiC器件，以提升性能。
• OBC与DC/DC：采用SiC方案可减少体积和能量损耗，提升充电效率。
• 线束与连接器：电压升高将减少电流，线束材料用量减少，但对耐压和绝缘要求提高。

碳化硅市场预测

• 行业增长：预计2025年新能源车用SiC功率半导体市场年复合增长率达38%。
• 成本下降：6英寸衬底、提高良率、优化切割工艺是成本下降的主要方向。
• 市场下沉：随着成本下降，SiC将逐步渗透至经济型电动车市场。

相关企业

• 闻泰科技：全产业链布局，旗下安世半导体专注于SiC器件，具备全球竞争力。
• 露笑科技：碳化硅项目已实现6英寸衬底小批量生产，研发投入持续增加。
• 三安光电：国内领先的化合物半导体企业，SiC二极管和MOSFET已进入量产阶段。
• 时代电气：在功率半导体和新能源电驱系统方面布局广泛，具备自主知识产权。
• 斯达半导：国内IGBT领先供应商，积极布局车规级功率器件，市场份额稳步提升。
• 天科合达：国内最早实现SiC晶片产业化的企业，拥有6英寸晶片规模化供应能力。
• 山东天岳：专注于碳化硅衬底材料，技术领先，已进入全球半绝缘型SiC衬底前三。

风险提示

• 新能源车发展不及预期：若销量增长不如预期，将影响SiC市场需求。
• 800V架构产品量产不及预期：SiC优势在高电压平台下更明显，若800V车型量产受阻，渗透率将受限。
• SiC技术难度大：产品研发和量产难度较高，若国内企业无法突破，将影响市场前景。
• 成本高居不下：当前SiC成本仍高于硅基IGBT，需进一步降低成本以提升渗透率。

投资建议

• 关注企业：闻泰科技、露笑科技、三安光电、时代电气、斯达半导、天科合达、山东天岳等公司。
• 投资评级：领先大市-A，建议关注其在新能源汽车功率器件市场的布局与发展潜力。