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中小盘研究团队 - 智能汽车系列六：800V高压超充时代来临，碳化硅步入黄金发展期

核心内容

碳化硅（SiC）作为新一代功率半导体材料，凭借其耐高压、耐高温、高频等优势，正加速替代传统硅基器件（Si IGBT），尤其在新能源汽车的800V高压超充时代，成为关键的性能提升和成本优化工具。随着“双碳”战略的推进和新能源汽车渗透率的快速提升，碳化硅产业链迎来黄金发展期，国内企业正加速追赶国际巨头，有望在车规级市场占据一席之地。

主要观点

• 功率半导体的重要性：功率半导体是实现电能转换和控制的核心，是新能源汽车、光伏、工控、轨道交通等高压场景的关键。
• SiC的物理优势：SiC的带隙是Si的3倍，击穿场强是Si的10倍，饱和电子漂移速度是Si的2倍，导热性是Si的3倍，具备更优的性能表现。
• 新能源汽车推动SiC需求：2022年上半年我国新能源汽车零售销量同比增长122.4%，渗透率已达24.3%。预计到2030年，全球新能源汽车渗透率将达44%，中国将达57%。
• SiC市场规模增长：根据Yole预测，2021-2027年全球SiC功率器件市场规模将从10.90亿美元增长至62.97亿美元，CAGR为34%。其中，车规级市场增长更快，预计从6.85亿美元增至49.86亿美元，CAGR为39.2%。
• IDM模式的优势：IDM（Integrated Device Manufacturer）模式在SiC领域更具竞争力，可实现设计与制造的深度结合，提升产品性能与可靠性。
• 国内企业加速布局：国内多家主机厂通过战略投资和产业合作，推动SiC产业链国产化进程。部分企业已获得定点函并进入量产阶段。

关键信息

1. 新能源汽车驱动SiC需求增长

• 2022年上半年，我国新能源乘用车零售销量224.7万辆，同比增长122.4%，渗透率24.3%。
• 随着800V高压平台和350kW直流超充技术的普及，SiC MOSFET在主驱逆变器、OBC、充电桩等场景加速替代Si IGBT。
• 800V平台下的SiC系统可显著降低能耗和成本，提升续航和充电效率。

2. SiC产业链与竞争格局

• 上游衬底与外延：全球主要由海外厂商主导，如Wolfspeed、ST、Rohm等。天岳先进、晶盛机电等国内企业正在加快布局。
• 中游晶圆制造：主要由IDM厂商主导，如ST、Infineon、Onsemi等。国内企业如斯达半导、比亚迪半导体、基本半导体等正通过自建Foundry向IDM转型。
• 下游模块与应用：主驱模块是车规级SiC应用的核心，斯达半导、英博尔、比亚迪半导体等企业已实现量产或获得定点函。

3. 车规级SiC应用场景

• 主驱逆变器：SiC MOSFET可大幅降低能耗，提高效率，提升续航里程。
• OBC（车载充电机）：使用SiC可降低系统成本约20%，提高功率密度。
• 充电桩模块：SiC MOSFET是实现高压超充的关键，有助于降低系统成本和提高充电效率。

4. 受益标的

• 天岳先进：全球半绝缘衬底龙头，IPO募资20亿元，布局6英寸导电型SiC衬底制造，已获得多个主机厂的战略投资和定点函。
• 斯达半导：自建Foundry转型IDM，车规级SiC模块已获多家车企定点，具备较强技术储备和市场竞争力。
• 英博尔：电驱动领域龙头，布局800V SiC电控，已实现电机控制器等产品的量产，具备先发优势。
• 威迈斯（拟上市）：OBC出货量国内第一，IPO扩产计划打造全球龙头。

风险提示

• 国内新能源汽车销量不及预期。
• 碳化硅渗透率不及预期。

图表目录摘要

• 图1：21世纪能源生产和应用网络，都需要功率半导体来实现。
• 图2：全球功率器件市场规模预计从2020年175亿美元增长至2026年262亿美元，CAGR为6.9%。
• 图3：SiC MOSFET比Si IGBT更耐高压、耐高温，体积和重量更小，损耗更低。
• 图4：宽禁带半导体对硅基功率器件在多个应用领域替代趋势明确。
• 图5：Tesla Model 3逆变器结构，采用24块ST T-PAK。
• 图6：ST T-PAK小模块，由2颗SiC MOSFET组成。
• 图7：2030年全球新能源渗透率预计达44%。
• 图8：2030年中国新能源渗透率预计达57%。
• 图9：2021-2027年全球SiC功率器件市场规模预计从10.90亿美元增长至62.97亿美元。
• 图10：SiC产业链概览：从材料到模块，国际龙头企业布局产业链多个环节。
• 图11：全球SiC产业链与竞争格局由国际厂商主导，国内企业加速追赶。
• 图12：全球主要车规级SiC器件企业（已量产或定点），IDM模式竞争优势显著。
• 图13：SiC器件在新能源汽车中的主要应用场景。
• 图14：Tesla大电流超充方案，5分钟续航120km。
• 图15：Taycan高电压超充方案，4分钟续航100km。
• 图16：小鹏G9是国内首款800V高压SiC平台量产车型。
• 图17：小鹏480kW超充桩，超充5分钟，补能200km。
• 图18：WLTP工况下800V平台能耗比400V降低7.6%。
• 图19：800V SiC平台系统成本比400V Si平台降低6%。
• 图20：22kW双向OBC中，全系统采用SiC比Si系统成本低近20%。
• 图21：直流充电桩电路结构，采用AC-DC和DC-DC电源模块。
• 图22：不同功率需求下充电桩模块和分立器件并联方案。

投资建议

• 趋势判断：随着新能源汽车电动化和800V高压平台的普及，SiC MOSFET在主驱、OBC、充电桩等场景加速替代Si IGBT。
• 国内企业机会：国内SiC产业链企业，如天岳先进、斯达半导、英博尔、威迈斯，有望受益于国内主机厂对供应链自主可控的重视，以及800V高压平台的推广。
• 建议关注：具备IDM模式、自建Foundry、产品已通过主机厂验证、具备量产能力的企业。

估值参考

数据来源：Wind、开源证券研究所

结论

随着800V高压超充技术的推广和SiC MOSFET在新能源汽车中的广泛应用，碳化硅功率器件正迎来快速发展期。国内企业在材料、制造、模块封装等环节的布局逐步深化，IDM模式企业具备技术闭环和供应链优势，有望在竞争中占据有利地位。建议投资者关注具备IDM模式、产品已获得主机厂定点、具备量产能力的SiC产业链企业。