电子行业深度研究：800V时代到来，碳化硅迎来甜蜜时刻-20211225-国金证券-25页_2mb

创新技术与企业服务研究中心 - 电子行业研究报告总结

核心内容

本报告主要围绕800V高压系统和碳化硅（SiC）技术在电动汽车及相关领域的应用展开，分析其技术优势、市场前景及投资建议。

主要观点

1. 800V高压系统推动碳化硅应用

• 800V高压系统能显著提升电动汽车的充电速度和续航能力，充电10分钟可续航300公里以上，有效缓解里程焦虑和充电焦虑。
• 碳化硅（SiC）材料具有低导通损耗和低开关损耗特性，适用于800V高压平台，能显著提升系统效率。
• 在800V系统下，SiC器件在轻载、低速工况中节能优势更加明显，系统效率可提升3%-8%。
• SiC MOSFET是800V高压系统功率半导体的首选，目前大部分800V方案都采用该技术。

2. 碳化硅在电动汽车电驱系统中的应用

• Model 3于2018年首次采用SiC器件，开启了SiC在电动汽车领域的应用先河。
• 蔚来ET7和小鹏G9等车型已采用SiC模块，显著提升续航能力和系统效率。
• SiC在电驱系统中可实现功率密度提升20%，系统节能5%-10%，并降低模块体积和重量。

3. 车载电源系统向碳化硅转型

• OBC、DC-DC、PDU等车载电源产品开始大规模采用SiC器件，系统效率提升1.5%-2.0%，功率密度提升30%-50%。
• SiC器件在OBC系统中可减少30%以上的功率器件和栅极驱动数量，显著降低系统成本。

4. 充电桩向大功率方向发展，SiC模块广泛应用

• 800V高压充电桩需要采用SiC模块实现大功率充电，如广汽埃安A480充电桩支持480kW功率。
• SiC模块可提升充电桩效率，降低体积和重量，成为未来充电桩发展的主流选择。
• 中国公共充电桩2021年1-8月新增量同比上涨322%，推动SiC应用需求增长。

5. 碳化硅在轨交领域的应用

• 欧洲有轨电车开始采用SiC技术，西门子Avenio电车测试中能耗降低10%，噪音减少。
• 日本多条线路已采用SiC牵引系统，如JR东日本E131 Series 500，预计节能35%。
• 中国已有8条地铁线路应用SiC技术，如深圳地铁1号线，设备体积、重量和能耗均有所降低。

6. 全球碳化硅产能扩张加速

• Cree、ST、罗姆、东芝等公司纷纷扩产，目标在2026年前实现SiC市场规模达50亿美元。
• SiC技术在全球**70%-80%**的产量来自美国企业，但中国企业在SiC外延、衬底、器件等方面也取得一定进展。

7. 行业投资建议

• 推荐组合：三安光电、斯达半导、时代电气、闻泰科技、天岳先进。
• 投资评级：买入（维持评级），认为未来6-12个月内相关公司股价有望上涨15%以上。
• 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、全球产能扩张低于预期。

关键信息

• 市场数据：

  • 市场优化平均市盈率：18.90
  • 国金电子指数：8238
  • 沪深300指数：4921
  • 上证指数：3618
  • 深证成指：14710
  • 中小板综指：14199

• 技术优势：

  • SiC导通损耗比Si IGBT低80%，在25%负载下优势明显。
  • SiC在1200V耐压下导通电阻可控制在3mΩ·cm²以下，开关损耗大幅降低。
  • SiC可实现更高的功率密度和系统效率，降低冷却需求和体积。

• 市场预测：

  • Yole预测，2026年碳化硅功率器件市场规模将达50亿美元，其中60%以上用于新能源汽车。
  • SiC在充电桩领域预计将成为主流，800V架构充电桩多采用全SiC模块。

• 产业链情况：

  • 全球碳化硅产业链涵盖衬底、外延、器件等环节，主要企业包括Cree、ST、罗姆、东芝、富士电机等。
  • 中国在SiC外延、衬底方面发展迅速，但在SiC MOSFET方面仍需加强。

结构清晰总结

一、800V高压系统时代到来，碳化硅深度受益

• 800V高压系统可显著提升充电速度和续航里程。
• SiC材料具有高耐压、低损耗、高效率等优势，是800V系统功率半导体的首选。
• SiC MOSFET在800V平台下可实现系统节能5%-10%，效率提升3%-8%。

二、800V电驱采用碳化硅，整车可节能5-10%

• 轻载、低速工况下，SiC优势更加明显。
• 蔚来ET7采用SiC模块，提升功率密度2.04kW/kg，续航提升4%-6%。
• 小鹏G9采用800V SiC平台，支持480kW超充桩，实现5分钟充电200公里。

三、车载OBC、DC-DC、PDU开始大规模应用碳化硅

• OBC系统采用SiC后，效率提升1.5%-2.0%，功率密度提升30%-50%。
• SiC器件可减少功率器件和栅极驱动数量，降低系统成本。
• SiC系统相比Si系统可节约20%成本，且峰值系统效率可达97%。

四、充电桩向大功率方向发展，全碳化硅模块用量增加

• 800V充电桩需采用SiC模块实现大功率充电，如广汽埃安A480充电桩支持480kW。
• 中国公共充电桩2021年1-8月新增量同比上涨322%，推动SiC应用。
• SiC模块在充电桩中广泛应用，提升效率、降低体积和重量。

五、全球轨交逐渐推广碳化硅技术

• 欧洲有轨电车开始采用SiC技术，如西门子Avenio电车，能耗降低10%。
• 日本多条线路采用SiC牵引系统，如JR东日本E131 Series 500，节能达35%。
• 中国已有8条地铁线路应用SiC技术，如深圳地铁1号线，设备体积、重量和能耗均降低。

六、全球碳化硅公司大举扩产，强化合作，迎接需求大时代

• Cree、ST、罗姆、东芝等企业扩产计划显著，目标在2026年前实现50亿美元市场规模。
• SiC产能扩张加快，部分企业计划2023年前实现10倍产能提升。
• 中国碳化硅企业在衬底、外延方面取得进展，但SiC MOSFET仍需加强。

七、看好行业细分龙头

• 推荐公司：三安光电、斯达半导、时代电气、闻泰科技、天岳先进。
• 投资评级：买入（维持评级），认为未来6-12个月内股价有望上涨15%以上。
• 风险提示：800V系统渗透率、SiC成本、充电桩发展、技术难度、产能扩张及价格等。

图表目录（关键数据）

• 图表1: 碳化硅具有低导通损耗及低开关损耗优势
• 图表2: SiC器件在电动汽车中的应用
• 图表3: SiC在电动汽车应用中的优势
• 图表4: 碳化硅在电动汽车中的应用
• 图表5: 海外碳化硅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的续航里程比较
• 图表14: 碳化硅模块与Si模块损耗对比
• 图表15: 1200VCool SiC的节能效果
• 图表16: 英飞凌车载的全碳化硅模块
• 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高压超充桩
• 图表21: 碳化硅在各领域的应用时间表及在新能源车碳化硅应用情况
• 图表22: 全球已确定采用SiC功率器件的汽车品牌
• 图表23: OBC相关的车型、电池尺寸、充电时间及竞争性技术的比较
• 图表24: 碳化硅器件可提升OBC效率与功率密度
• 图表25: 22kW双向OBC:Si vs SiC
• 图表26: 采用SiC与Si的22kW双向OBC系统成本明细比较
• 图表27: 主要电动汽车车型的最大充电功率
• 图表28: 2021年8月公共充电桩整体情况
• 图表29: 国内地铁采用碳化硅技术概况
• 图表30: 全球碳化硅半导体公司正在建立阵营
• 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