汽车电子行业专题研究：800V时代到来，碳化硅迎来甜蜜时刻

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。SiC 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 SiC MOSFET 的 800V 平台车型总体节能 5%-10%。SiC 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 SiC MOSFET。

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。SiC 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 SiC MOSFET 的 800V 平台车型总体节能 5%-10%。SiC 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 SiC MOSFET。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 SiC 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。

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 SiC 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 SiC 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。