800V为什么倾向于SiC的功率模块？成本情况？性能变化？

1.乘用车电压平台400V升级800V的趋势已经明确

在升级过程中，对电驱系统中的功率器件和其他零部件有什么新的要求？

为什么倾向于SiC的功率模块？

我认为乘用车400V电压平台的时代还没结束，800V的趋势就来了。400V升级到800V最重要的部件升级就是电驱（电池也有相关性），其中碳化硅的使用是电驱升级的核心要点。

从碳化硅本身的特性来说：

1）耐高温能力更强（可在200度条件下正常工作，传统硅基IGBT一般只能在175度以下工作，因此对冷却系统要求更低）；

2）耐压特性特别好；

3）低开关损耗（IGBT拖尾损耗更高）。

目前主流还是400-500V电压平台，未来上800V推快充是为了解决电动车的两个核心问题：

1）里程焦虑；

2）充电速度慢

电池续航是电动车替代燃油车最后的一只拦路虎。目前，国内电动车企采取的办法一个是增大续航里程，比如最近广汽集团发布的1000公里续航里程的纯电车型 AION LX(图片|配置|询价) Plus;或采取了换电技术，蔚来已经在国内地区已建成换电站608座;或缩短电动车充电时间，使用像手机一样的超级快充技术。

超级快充采用的技术包括，一是大电流直流快充，二是高电压直流快充。大电流直流快充方案的代表企业是特斯拉，其V3超充桩最大输出电流接近520A，最高充电功率250kW，但大电流充电发热量过大，对散热要求高，造成成本的增加。高电压直流快充是电动车企采取的另一套方案，且被多数车企采用。

在传统400V电压平台下，特斯拉推出250kW的超级快充；在800V平台下，小鹏最新推出400kW快充，充电效率达到5C，10分钟能充400公里。

800V平台升级变化：

1）功率模块变化；

2）电池串并联变化；

3）线束、接插件变化（线束材料用量更少，但耐压绝缘、接插件可靠性制造难度更大，隔离芯片也会产生很大的变化）。

在功率模块上，硅也能做1000V以上应用，碳化硅可以做到1700V，用碳化硅的主要原因就是：1）体积更小；2）功率密度高；3）芯片体积小。4）在750V背景下，硅基IGBT应用的成本边际效应会比碳化硅明显，但功率和电压变高后，拖尾损耗增加。因此高压条件下，1200V碳化硅成为必然选择。

之所以800V为什么倾向于SiC的功率模块：我认为主要体现在碳化硅器件有体积小、耐压强、效率高的优势，另外，从逆变器角度来说，当前碳化硅逆变器本身模块价格是硅基的2-3倍（英飞凌HPD 1000-1500元，碳化硅4500元）。

碳化硅应用后，系统成本更低（对于整车厂而言，应用碳化硅不会单一考虑功率器件成本，更重要的是考虑整车成本变化）：

以80kWh电池为例，应用碳化硅后，NEDC续航里程可以提升4-5%，即节约电池4-5kWh。近十几年来，电动车电池成本已经下降了80%，目前是130多美金1kWh（不到1000元）。运用碳化硅后，电池体积更小、重量更轻，预计电池端成本可以降3000-4000元；同时，因为碳化硅的散热性能较Si器件有优势，相应在冷却系统的部分，大约可以下降1000元；

综合碳化硅应用成本上升以及其他系统成本变化，我们测算整车系统成本能够降低2000-3000元。

所以对于800V平台运用碳化硅的优势在于，系统成本降低更多。碳化硅应用在高压条件下优势更明显。高功率条件下，效率提升更明显，线束性能提升更多。

2.有说法称以后电动车的中高端车型会用碳化硅方案

中低端车型会停留在硅基IGBT？

高端车上大功率能够提供更高的性能，这是个趋势。

2019年保时捷的Taycan全球首次推出800V高电压电气架构，搭载800V直流快充系统并支持350kw大功率快充。今年以来，高压快充玩家声势愈发壮大，十多家主机厂宣布相关技术动向，包括保时捷、奥迪、玛莎拉蒂、阿斯顿马丁、Fiker、起亚、现代、吉利、东风、广汽、长城的车型都已经支持800V架构。

对于你提的这个问题我认为：

1）为了解决续航里程问题，我觉得以后30万元以后的车可能都会上碳化硅（比如，理想X系列，理想ONE用增程式，新出纯电车型必须用800V解决续航）。

2）不一定只在高端车上用，30万元以上的车也上（参考特斯拉Model 3）。

但要考虑两个方面问题：①碳化硅的产能是否能够满足；②续航里程问题的解决需求是否足够迫切。

就当前情况而言，我预计2025-2026年碳化硅渗透率不会超过20%，80%甚至更多还会是硅基IGBT。预计2026年国内新能源车销量700-1000万台，20%的量也非常巨大，不能简单定义一定只用于高端车。

2030年比例会更高，碳化硅的应用要考虑技术升级和市场效应问题，不会短时间完成对硅基IGBT的替代，替代时间很长。

3.碳化硅的成本问题，你们现在怎么看？

1)碳化硅成本一定会比硅贵，产能再高也不会便宜。碳化硅就是晶圆提纯，即拉晶棒，产量低，生长速度慢，价格必然会高。目前是硅的3-5倍价格，未来5-6年可能会降至硅的1.5倍左右，之后会达到一个相对平衡点。

2）目前产能释放，规划到2025-2026年才能释放，预计2026-2027年才能达到两倍左右的价格趋势。碳化硅的良品率是远低于硅的，技术升级和良品率提升会帮助碳化硅价格降低。

3）硅基产品的价格已经到了一个瓶颈了。硅产品本身的产量已经足够大，降本空间其实不大，后续看产量上去之后带来的价格和边际效应改变。所以不能用来直接对比几年之后碳化硅产品的成本下降空间。

4.除了在主驱会用到功率半导体以外， 800V平台其他地方的功率半导体产品会有变化吗（比如DC-DC）？

它主要是有两块，第一个是主驱单元，叫做power chain。第二个是供电单元（分为两块）：第一块是充电机）；第二块是高压转低压的直流变换器，也就是DC-DC。

充电机OBC会有很大的变化，电压升高800V以后，现在用的650V的硅方案基本上就不会使用了，这一块就会通过碳化硅的方案做。

11KW的充电机全部会用碳化硅的方案，充电机从全硅方案向碳化硅转变，价值量会直接转移。如果是666KW，后期是800V可能会好一些，11KW基本都会用800V方案，用1200V的碳化硅去做。

DC-DC在电池到了800V以后，加压的时候选的器件一定是800V的，考虑到高频特性（OBC也是这样的，考虑到碳化硅的优势也是高频特性比较好），1700V的IGBT也不能选（效率太低），IGBT还是要选碳化硅的方案。所以从400V到800V过渡以后，充电里的关键功率器件70%以上可能都要换成碳化硅的方案。

5.国内的器件供应商当前有批量供货的吗？

现在看来MOS管一个是华大一个是瀚新。瀚新有批量出货的；华大半导体下面的APS也有批量供货；瀚新和华大能批量出货是因为瀚新是台湾的比较早期的做碳化硅器件的公司；华大下属的飞锃半导体是设计公司在香港，早期找的X-fab和汉磊代工，所以这两家有批量供车规的MOS。

中车也有一些（1200V、30A在2020年出来的）但是量不大。剩下都是在做二极管，大部分企业的MOS管都没有完成，；泰科天润也是二极管这一块。