电子行业：800V时代到来，碳化硅迎来甜蜜时刻
- 1 - 敬请参阅最后一页特别声明 市场数据(人民币） 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 相关报告 1.《21年折叠屏在1千美元以上机型渗透率达10%》，2021.12.23 5.《Q2溢价延续但H2收窄，龙头盈利锚能抬升》，2021.4.26 樊志远 分析师 SAC执业编号：S1130518070003 (8621)61038318 fanzhiyuan＠gjzq.com.cn 刘妍雪 分析师 SAC执业编号：S1130520090004 liuyanxue＠gjzq.com.cn 邓小路 分析师 SAC执业编号：S1130520080003 dengxiaolu＠gjzq.com.cn 800V时代到来，碳化硅迎来甜蜜时刻 投资建议 目前电动汽车电压平台主流是400-500V，存在里程焦虑及充电速度慢的问题，电动汽车800V高压系统+超级快充，可以实现充电10分钟，续航300公里以上，能有效解决解决充电及续航焦虑，有望成为主流趋势。S iC材料特性使得MOSFET结构轻松覆盖650V-3300V，导通损耗小；同时，90%的行车工况是在主驱电机额定功率30%以内，处于碳化硅的高效区；另外，SiC主驱使得电源频率和电机转速增加，相同功率下转矩减小，体积减小；主驱控制器用S iC MOSFET的800V平台车型总体节能5%-10%。S iC MOSFET是800V高压系统功率半导体的较佳选择，目前已发布或即将发布的800V高压系统方案大部分都选择采用S iC MOSF ET。对于超级快充，最好的办法是采用800V的平台，用800V的超级快充时，要求充电桩电源模块的功率要扩容到40kW/60kW，全S iC的方案效率则可以提高2%。800V高压系统将带动主驱逆变器、车载OBC、DC-DC、PDU、超充、快充电桩开始大规模应用碳化硅，碳化硅迎来甜蜜时刻。Yole预测，2026年整个碳化硅功率器件的市场规模有望达到50亿美元，其中60%以上用于新能源汽车领域。 行业观点 800V高电压系统，碳化硅深度受益。功率器件是电动汽车逆变器的核心能量转换单元，如果直流母线电压提升到800V以上，那么对应的功率器件耐压则需要提高到1200V左右。 SiC具有高耐压特性，在1200V的耐压下阻抗远低于Si，对应的导通损耗会相应降低，同时由于S iC可以在1200V耐压下选择MOSFET封装，可以大幅降低开关损耗，全球碳化硅龙头Wolfspeed，1200V碳化硅导通电阻控制在3mΩ•cm2左右。根据ST数据，碳化硅器件损耗大幅低于Si基IGBT，在常用的25%的负载下，碳化硅器件损耗低于IGBT 80%，在1200V时优势更加明显。根据英飞凌、福特、奔驰、现代等公司研究数据，SiC应用于800V系统，可整体节能5-10%。 车载OBC、DC-DC、PDU、充电桩、高铁轨交开始大规模应用碳化硅。车载OBC从Si器件转到S iC器件设计，功率器件和栅极驱动的数量减少30%以上，开关频率提高一倍以上。降低了功率转换系统的组件尺寸、重量和成本，同时提高了运行效率，系统效率可提升1.5%~2.0%。800V系统车型，车上需要加装大功率升压模块，进而在普通的充电桩上给动力电池进行直流快充，碳化硅具有耐高压、耐高温、开关损耗低等优势，碳化硅开始广泛应用。随着超充、快充需求的增加，全碳化硅模块开始在充电桩上大量采用，根据产业链调研，800V架构的高性能充电桩大部分采用全碳化硅模块。中国公共充电桩快速发展，2021年1-8月新增量同比上涨322%。根据西门子研究数据，碳化硅应用于轨交，电机噪音总体上有所降低，而且能源消耗大约减少了10%，碳化硅将有望在整个欧洲轨交上推广使用，日本的新干线开始大量应用碳化硅，中国已有8条地铁采用碳化硅。Yole预测，2026年整个碳化硅功率器件市场规模有望达到50亿美元，其中60%以上用于新能源汽车领域。 推荐组合：三安光电、斯达半导、时代电气、闻泰科技、天岳先进。 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。 6508680871077407770780078306201225210325210625210925国金行业 沪深300 2021年12月25日 创新技术与企业服务研究中心 电子行业研究 买入（维持评级） ) 行业深度研究 证券研究报告 行业深度研究 - 2 - 敬请参阅最后一页特别声明 内容目录 一、800V高压系统时代到来，碳化硅深度受益 ............................................... 4 1.1碳化硅具有低导通损耗、低开关损耗优势 ............................................... 4 1.2碳化硅有望在800V系统中大显身手 ....................................................... 5 二、 800V电驱采用碳化硅，整车可节能5-10% .............................................. 9 2.1轻载、低速工况下，碳化硅优势更佳 ...................................................... 9 2.2蔚来、小鹏发布800V+碳化硅车型，优势明显 ...................................... 11 2.3多家汽车品牌采用800V+碳化硅方案 .................................................... 14 三、车载OBC、DC-DC、PDU开始大规模应用碳化硅.................................. 15 四、充电桩向大功率方向发展，全碳化硅模块用量增加 ................................ 18 五、全球轨交逐渐推广碳化硅技术 ................................................................ 19 六、全球碳化硅公司大举扩产，强化合作，迎接需求大时代 ......................... 20 七、看好行业细分龙头 ................................................................................. 22 7.1投资建议 .............................................................................................. 23 7.2风险提示 .............................................................................................. 23 图表目录 图表1 ：碳化硅具有低导通损耗及低开关损耗优势 ......................................... 4 图表2 ：SiC器件在电动汽车中的应用 ........................................................... 4 图表3 ：SiC在电动汽车应用中的优势............................................................ 4 图表4 ：碳化硅在电动汽车中的应用 .............................................................. 5 图表5 ：海外碳化硅厂商导通电阻指标控制情况............................................. 6 图表6 ：电压压摆率 (dv/dt) 对逆变损耗的影响............................................... 6 图表7 ：Si / SiC逆变系统不同输出功率下的损耗 ......................................... 7 图表8 ：800 V SiC 相对于 800 V Si 解决方案的优势 ................................... 7 图表9 ：SiC MOSFET与IGBT损耗对比 ...................................................... 7 图表10 ：不同输出功率下SiC和Si损耗变化趋势 ....................................... 8 图表11 ：损耗开关频率之间的关系 ................................................................ 8 图表12 ：纯电动汽车综合工况下的能量损耗分布（Nissan-Leaf） ................. 9 图表13 ：20KW/H的续航里程比较 .............................................................. 10 图表14 ：碳化硅模块与Si模块损耗对比 ..................................................... 10 图表15 ：1200VCool SiC的节能效果 .......................................................... 11 图表16 ：英飞凌车载的全碳化硅模块 .......................................................... 11 图表17 ：蔚来ET7碳化硅模块.................................................................... 12 图表18 ：Si基IGBT与SiC MOSFET开通及关断损耗指标对比 .................. 12 图表19 ：蔚来ET7碳化硅模块损耗情况...................................................... 13 图表20 ：小鹏G9 800V高压SiC平台及480KW高压超充桩 ...................... 14 qRrPpNsRpNsPqOqPmMpRnO9P9R8OnPpPnPnMiNpOsQjMoMqP6MnNvMuOqNoMwMnPoR行业深度研究 - 3 - 敬请参阅最后一页特别声明 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 ......... 15 图表22 ：全球已确定采用SiC功率器件的汽车品牌 ..................................... 15 图表23 ：OBC 相关的车型、电池尺寸、充电时间和竞争性技术的比较........ 16 图表24 ：碳化硅器件可提升OBC效率与功率密度 ...................................... 16 图表25 ：22kW 双向 OBC: Si vs SiC ......................
