主要車企布局800V高壓平臺(tái)及碳化硅SiC功率器件市場(chǎng)前景分析課件_第1頁(yè)
主要車企布局800V高壓平臺(tái)及碳化硅SiC功率器件市場(chǎng)前景分析課件_第2頁(yè)
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1、摘要2022年預(yù)計(jì)為國(guó)內(nèi)800V電壓平臺(tái)發(fā)展元年,車企紛紛布局:目前小鵬汽車、廣汽埃安、e平臺(tái)、吉利極氪、理想 汽車、北汽極狐等車企已經(jīng)布局了800V快充技術(shù),并有望在2021年底后陸續(xù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。車載電源已經(jīng)開(kāi)始大規(guī) 模的應(yīng)用SiC器件,同時(shí)漢車型已經(jīng)搭載SiC電機(jī)控制器、蔚來(lái)ET7也將搭載SiC電機(jī)控制器,我們預(yù)計(jì)未來(lái)SiC 在高端車型的電機(jī)控制器領(lǐng)域滲透率將會(huì)逐漸提升。800V電壓平臺(tái)下,涉及到高壓的器件都需要升級(jí),提高絕緣耐壓等級(jí):我們認(rèn)為車載電源、電動(dòng)力系統(tǒng)零部件最 受益于800V電壓平臺(tái)升級(jí),因?yàn)槌ソ^緣等級(jí)提升外,得益于SiC器件的應(yīng)用,以及DC/DC升壓器新部件的引入, 車載電源

2、單車配套價(jià)值量有望提升;而SiC器件在動(dòng)力電機(jī)控制器的大規(guī)模應(yīng)用也將助推其單車價(jià)值提升。此外的 部件如空壓機(jī)、電加熱設(shè)備,元器件如電容、繼電器、線束、接插件等都有望受益于耐壓等級(jí)要求的提高,而單車配套價(jià)值量有所提升。碳化硅SiC器件具有高頻率、高效率、小體積等優(yōu)點(diǎn),800V電壓平臺(tái)升級(jí)也是其滲透率提升動(dòng)力之一,未來(lái)將大 規(guī)模應(yīng)用:我們認(rèn)為SiC未來(lái)的應(yīng)用的市場(chǎng)主要集中在電動(dòng)車領(lǐng)域,2019年SiC全球市場(chǎng)規(guī)模為9.84億美元,但 到2025年可達(dá)48.32億美元,行業(yè)未來(lái)5年復(fù)合增速可達(dá)25.5%。新能源車中OBC、DC/DC、電機(jī)控制器等都已 經(jīng)或?qū)⒋笠?guī)模的應(yīng)用SiC器件,ST預(yù)計(jì)52%的S

3、iC器件將會(huì)應(yīng)用在汽車領(lǐng)域,將會(huì)是SiC最大的應(yīng)用市場(chǎng)。1我國(guó)廠商在新能源汽車配套領(lǐng)域出貨量領(lǐng)先,積累了豐富的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),有望拓展全球市場(chǎng):在我國(guó)新能源汽車發(fā) 展的過(guò)程中,我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈配套公司技術(shù)與世界處于同等或近似水平,而生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)更加豐富,未來(lái) 有望獲取一定的全球市場(chǎng)份額。我們認(rèn)為只有技術(shù)能力強(qiáng)、產(chǎn)品過(guò)硬、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)豐富及良好客戶關(guān)系的廠商才能 夠在未來(lái)勝出。【投資建議】我們認(rèn)為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及功率半導(dǎo)體行業(yè)將充分受益于800V平臺(tái)及SiC器件的應(yīng)用,建議關(guān)注電驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)公司:欣銳科技、英搏爾、精進(jìn)電動(dòng)等,建議關(guān)注功率半導(dǎo)體行業(yè)公司:斯達(dá)半導(dǎo)、中車時(shí)代電氣、山東天 岳。我們認(rèn)為龍頭公司的

4、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力將會(huì)逐漸凸顯,新技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)拓展行業(yè)的發(fā)展空間和進(jìn)入壁壘,產(chǎn)業(yè)鏈 龍頭公司以及配套爆款車型的公司具有較好的投資價(jià)值,疊加未來(lái)的出海預(yù)期,看好產(chǎn)業(yè)鏈配套企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展。風(fēng)險(xiǎn)提示:新能源汽車行業(yè)景氣度下行風(fēng)險(xiǎn)、新能源汽車滲透率提升不及預(yù)期、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇、缺芯 影響汽車產(chǎn)量,供給受限、技術(shù)與產(chǎn)品迭代風(fēng)險(xiǎn)、800V高電壓平臺(tái)及SiC器件的應(yīng)用不及預(yù)期。2摘要3目錄1、800V元年,車企紛紛推出高壓平臺(tái)電動(dòng)車2、800V平臺(tái)下,涉及高壓系統(tǒng)部件都需升級(jí)3、碳化硅SiC功率器件最受益于800V電壓平臺(tái),行業(yè)增長(zhǎng)空間廣闊4、投資建議及重點(diǎn)標(biāo)的公司41800V元年,車企紛紛推出高壓平臺(tái)電

5、動(dòng)車1.1 800V元年,車企紛紛布局,SiC開(kāi)始應(yīng)用2022年作為800V高壓快充元年,各家主機(jī)廠紛紛布局。目前有6家車企已經(jīng)布局了800V快充技術(shù),并有 望在2021年底后陸續(xù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。目前,小鵬汽車、廣汽埃安、e平臺(tái)、吉利極氪、理想汽車、北汽極狐6家 都已經(jīng)布局快充技術(shù)。漢車型已經(jīng)搭載SiC功率器件、蔚來(lái)ET7也將搭載SiC器件。圖:家布局快充技術(shù)的車企平臺(tái)51.2 小鵬汽車:超級(jí)充電在小鵬汽車1024科技節(jié)上,主要介紹了4大方面的內(nèi)容,分別是:超級(jí)補(bǔ)能、智能駕駛、智能機(jī)器人、飛行 汽車。超級(jí)補(bǔ)能體系,其核心是“超級(jí)充電”和“全面充電體系布局”兩方面的融合,小鵬期望在2023年年 內(nèi)完成

6、部署。超級(jí)充電:在車、樁、站,三端同時(shí)發(fā)力,提升超充效率、降低充電成本。車端:在中國(guó)首個(gè)量產(chǎn)800V的 高壓碳化硅平臺(tái),實(shí)現(xiàn)“充電5分鐘,續(xù)航200公里”,并首個(gè)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn);樁端:小鵬自研480kW高壓超充 樁,從10%-80% 僅需12分鐘,希望率先量產(chǎn)并規(guī)模鋪設(shè),同時(shí)注重輕量化設(shè)計(jì);站端:超充站的自研儲(chǔ)能 充電技術(shù),一次儲(chǔ)滿可以滿足30臺(tái)車不間斷充電,同時(shí)擁有支持大功率充電的能力。圖:小鵬超級(jí)快充技術(shù)圖:小鵬480kW高壓超充樁61.2 小鵬汽車:補(bǔ)能體系布局小鵬的超級(jí)補(bǔ)能體系主要布局兩大方面:一是城市內(nèi)補(bǔ)能;二是高速公路周邊和高速公路上的補(bǔ)能。現(xiàn)狀:截至9月30日,小鵬品牌充電站數(shù)量達(dá)到4

7、39座,覆蓋121個(gè)城市;免費(fèi)充電站數(shù)量達(dá)到1648座,覆 蓋221個(gè)城市。目標(biāo):2021年年內(nèi),完成中國(guó)所有地級(jí)市的小鵬超充體系基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè);2022-2023年,在完成重點(diǎn)區(qū)域 內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以外,還會(huì)覆蓋大部分縣級(jí)市的高速公路及周邊超充體系布局。圖:小鵬超級(jí)補(bǔ)能體系布局71.3 廣汽埃安:石墨烯超級(jí)快充電池廣汽集團(tuán)發(fā)布石墨烯超級(jí)快充電池:廣汽集團(tuán)董事長(zhǎng)曾慶洪在2021年1月16日舉行的“中國(guó)電動(dòng)汽車百人 會(huì)論壇”上表示,石墨烯超級(jí)快充電池,測(cè)試可以在8分鐘充滿80%以上電量,里程達(dá)到650公里,希望2021年年底,全面進(jìn)行量產(chǎn)。廣汽通過(guò)在811、622電池的基礎(chǔ)上增加1%-2%的石墨烯

8、正負(fù)極材料,來(lái)提高電池的充電速度、續(xù)航能力, 和能量密度。圖:廣汽石墨烯超級(jí)快充電池性能81.3 廣汽埃安:石墨烯超級(jí)快充電池巨灣技研是廣汽集團(tuán)內(nèi)部孵化的一家公司,其工作重心在超級(jí)快充電池技術(shù)和新一代突破性儲(chǔ)能技術(shù)。在2021年4月9日“2021廣汽科技日”上,介紹了廣汽最新的快充技術(shù)進(jìn)展。電芯:采用的三維石墨烯材料,可以提高電極材料的導(dǎo)電能力,倍率充電測(cè)試中,滿足6C充電要求。涂覆 陶瓷隔膜和新型高功率電解液,可提高倍率性和熱穩(wěn)定性。電池系統(tǒng):采用高電壓平臺(tái),可以實(shí)現(xiàn)快速充電和高續(xù)航里程;高效散熱設(shè)計(jì),可以保證電芯在安全的溫度區(qū)間運(yùn)行。性能:電池系統(tǒng)可進(jìn)行6C倍率充電,0-80%SOC充電僅

9、需8分鐘,30%-80%SOC充電僅需5分鐘,車輛 常年常溫6C快充循環(huán)可達(dá)100萬(wàn)公里。圖:廣汽快充技術(shù)電芯技術(shù)及性能圖:廣汽快充技術(shù)電池系統(tǒng)技術(shù)及性能91.3 廣汽埃安2021年9月,石墨烯超級(jí)快充電池首次搭載在2個(gè)版本的AION V車型上,分別是:6C的 500km 續(xù)航版、3C的 500km 續(xù)航版。9月29日,廣汽 AION V Plus正式上市。布局:目標(biāo)在2021年內(nèi)布局超過(guò)100個(gè)超級(jí)快充站,實(shí)現(xiàn)充電3-5分鐘,續(xù)航500公里。6C快充電池系統(tǒng):最大電壓900V最大電流500A0-80%SOC充電時(shí)間8分鐘3C快充電池系統(tǒng):續(xù)航超過(guò)500km0-80% SOC充電時(shí)間為16分鐘

10、 30%-80%充電時(shí)間為10分鐘采用雙層液冷系統(tǒng);冬標(biāo)驗(yàn)證完成、性能穩(wěn)定可靠; 兼容現(xiàn)有快充站圖:廣汽的6C快充電池模擬包10圖:廣汽 AION V Plus1.4 e 平臺(tái) 3.0e平臺(tái)3.0四大亮點(diǎn):安全、高效、智能、美學(xué)。安全:車身電池融合賦能整車安全,刀片電池和車身深度融合,整車的扭轉(zhuǎn)剛度提升一倍。高效:構(gòu)建涵蓋整車、系統(tǒng)到零部件高效設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)體系,打破驅(qū)動(dòng)、充電、熱管理系統(tǒng)等邊界,從實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景出發(fā)融合創(chuàng)新。圖:e平臺(tái) 3.0 全層級(jí)高校設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)體系111.4 e 平臺(tái) 3.0:零部件&系統(tǒng)在零部件方面,研發(fā)了包括發(fā)卡式扁線電機(jī)、高息腦功能電機(jī)控制器、高速低損耗減速器等零件。發(fā)卡式扁

11、 線電機(jī),最高效率達(dá)到了97.5%;高性能電機(jī)控制器,模塊最大效率達(dá)到99.7%;高速低損耗減速器,最 高效率達(dá)97.6%。在系統(tǒng)方面,全球首個(gè)推出八合一電動(dòng)力總成,并采四驅(qū)架構(gòu)。八合一電動(dòng)力總成,最大功率達(dá)270kW, 綜合效率達(dá)到了全球頂級(jí)的89%。采用的高性能四驅(qū)架構(gòu),永磁同步電機(jī)+異步電機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)“四驅(qū)的動(dòng) 力,兩驅(qū)的能耗”圖:e平臺(tái) 3.0“八合一”動(dòng)力總成圖:e平臺(tái) 3.0 高性能四驅(qū)架構(gòu)121.4 e 平臺(tái) 3.0:電機(jī)升壓充電技術(shù)全新一代 SiC 電控:e 3.0 平臺(tái)推出了全新一代 SiC電控,采用了自主研發(fā)的全新 SiC MOSFET電機(jī)控制 模塊、高性能氮化硅陶瓷以及集

12、成 NTC 傳感器,使整個(gè)電控單元功率密度提升近 30% ,電流最大支持 840A ,電壓最大 1200V ,電控最高效率達(dá) 99.7% 。電機(jī)升壓充電技術(shù):e 3.0平臺(tái)搭載800V超充平臺(tái),采用全球首創(chuàng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)升壓充電技術(shù),基于刀片電池、八合一電動(dòng)力總成、寬溫域高效熱泵系統(tǒng),融合創(chuàng)新。性能:搭載全新e平臺(tái)高端車型,可實(shí)現(xiàn)整車最大續(xù)航1000公里,百公里加速最快2.9秒,低溫續(xù)航最大提 升20%,充電5分鐘,最大行駛150公里。圖:電機(jī)升壓充電技術(shù)架構(gòu)圖:SiC MOSFET電機(jī)控制模塊131.4 吉利極氪極氪001采用的浩瀚架構(gòu)具備400V和800V兩種電壓架構(gòu)。極氪001基于吉利最新研

13、發(fā)的SEA浩瀚架構(gòu)搭載,同時(shí)其也是該架構(gòu)下的首款量產(chǎn)車型。極氪001采用了400V電壓架構(gòu),并且搭載了具有液冷溫控管理系統(tǒng)的極芯“電池包高倍率充電電芯”,已 能達(dá)到 2.2C 的高充電倍率,最大充電電流可達(dá)到 600A。充電效率:10%-80%SOC充電時(shí)間為30分鐘;充電5分鐘,NEDC續(xù)航里程可增加120公里。圖:極氪001充電參數(shù)圖:極充測(cè)試141.5 理想汽車布局:理想目前正在研發(fā)高壓快充技術(shù),并計(jì)劃于2023年推出Whale和Shark兩個(gè)純電平臺(tái),同年將基于 平臺(tái)推出高壓純電動(dòng)車型。純電車型推出節(jié)奏:在2020Q3財(cái)報(bào)電話會(huì)議上李想表示,在400kW快充技術(shù)成熟前,理想汽車不會(huì)推出

14、 純電車型。并表示增程式技術(shù)在大型SUV、MPV車型上,具有5-10年的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。400kW快充技術(shù)支撐:1)800V 以上的電壓平臺(tái);2)500Ah 超級(jí)快充的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);3) 4C 充電倍率以 上的電池。在2023年理想推出純電車的同時(shí),一部分用戶就立即能體驗(yàn)到400kW的充電體驗(yàn)。圖:理想汽車后續(xù)平臺(tái)及車型推出計(jì)劃平臺(tái)動(dòng)力系統(tǒng)能源補(bǔ)充定位自動(dòng)駕駛硬件快充X增程式電動(dòng)車慢充豪華SUVL4(標(biāo)配)加油快充Whale高壓純電動(dòng)汽車慢充空間優(yōu)先L4(標(biāo)配)超快充電快充Shark高壓純電動(dòng)汽車慢充性能優(yōu)先L4(標(biāo)配)超快充電15圖:理想汽車電動(dòng)汽車平臺(tái)1.6 北汽藍(lán)谷:極狐阿爾法S HI版北汽極狐采

15、用華為快充技術(shù),充電10分鐘,續(xù)航197公里。2021年4月17日,北汽旗下的新能源品牌極狐 發(fā)布了智能豪華電動(dòng)轎車北汽阿爾法S 華為HI版,采用華為快充技術(shù),充電10分鐘,續(xù)航197公里, 30%-80%SOC充電時(shí)間為 15分鐘。圖:極狐阿爾法S華為HI版圖:極狐阿爾法S華為HI版高壓超充測(cè)試16172800V平臺(tái)下,涉及高壓系統(tǒng)部件都需升級(jí)2.1 400V與800V電壓下整車系統(tǒng)架構(gòu)基本一致,或增電源部件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):如下圖所示,我們對(duì)比發(fā)現(xiàn)高壓電氣系統(tǒng)下400V與800V拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本一致,沒(méi)有太大變化。但若800V電壓平臺(tái)的電車能夠使用之前400V的直流快充樁,則需要在車端增加額外的DC/

16、DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓,達(dá)到800V及以上才能夠?qū)?dòng)力電池進(jìn)行充電。我們認(rèn)為在800V的情況下,整車成本及充電裝置將會(huì)更昂貴,800V部件在應(yīng)用初期更適用于高檔跑車/SUV等,中低端車型在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)采取400V電壓平臺(tái)仍將是較為經(jīng)濟(jì)的選擇。圖:400V高壓電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖:800V高壓電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18192.1 此外高壓零部件及元器件需更提升耐壓等級(jí),要求明顯提升部件耐壓等級(jí)驅(qū)動(dòng)及電源部件運(yùn)動(dòng)版車輛電機(jī)Electric motor (rated voltage)300/600逆變器Inverter DC/AC420/800DC/DC轉(zhuǎn)換器Voltage converter DC/DC800/4201

17、2充電機(jī)Charger AC/DC230/450/800電池Battery420/800部件耐壓等級(jí)能量轉(zhuǎn)換部件運(yùn)動(dòng)版車輛傳統(tǒng)汽車電子系統(tǒng)12Power distributor配電器420/800Cable線纜420/800Connector連接器420/800Isolating elements絕緣器件420/800Relays/contactors繼電器/接觸器420/800部件耐壓等級(jí)元器件運(yùn)動(dòng)版車輛Power semiconductor功率半導(dǎo)體650/1200Capacitors電容460/880Resistors電阻460/880Inductors電感460/880Relays/c

18、ontactors繼電器/接觸器460/880Fuses保險(xiǎn)絲460/880Current sensors電流傳感器12Position sensors位置傳感器12Temperature sensors溫度傳感器12部件耐壓等級(jí)驅(qū)動(dòng)及電源部件運(yùn)動(dòng)版車輛壓縮機(jī)Compressor300/600加熱器Heater36/300電泵Electric pumps12轉(zhuǎn)向Steering12除去可能新增DC/DC升壓部件之外,在原本的整車高壓電氣架構(gòu)中直接與高壓系統(tǒng)直接連接的子系統(tǒng)部件 如:動(dòng)力電池系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)(電機(jī)、電機(jī)控制器)、電源系統(tǒng)(DC/DC、OBC、PDU)以及車內(nèi)的空 調(diào)壓縮機(jī)、加熱系統(tǒng)

19、等需要提升部件耐壓等級(jí)。在這些子系統(tǒng)部件提升耐壓等級(jí)從400V平臺(tái)升至800V平臺(tái)后,其所采用的元器件及材料如:線纜、連接 器、繼電器、保險(xiǎn)絲、電容、電阻、電感及功率半導(dǎo)體等耐壓等級(jí)需提升至800V及以上。我們認(rèn)為為了保 證產(chǎn)品的質(zhì)量,在應(yīng)用初期設(shè)計(jì)時(shí)將有可能需要更高的耐壓等級(jí)的部件來(lái)滿足絕緣安全冗余度的要求。圖:部件耐壓等級(jí)2.2 800V趨勢(shì)下快充電池的需求將會(huì)加速在400V電壓平臺(tái)下,當(dāng)前E/E電氣架構(gòu)下較難突破500A,即200kW以上的快充。但升級(jí)到800V電壓之后200kW快充電流可減少一半至250A,800V電壓平臺(tái)有望使快充功率突破至350kW。同時(shí),根據(jù)Future eDri

20、ve-Technologies的測(cè)算,在800V平臺(tái)下100kwh的電池有望減重達(dá)25kg,減重 的效果較為明顯。我們認(rèn)為在800V電壓平臺(tái)應(yīng)用的趨勢(shì)下,快充將會(huì)成為純電動(dòng)車重要的功能,從400V轉(zhuǎn)向800V可以通過(guò) 更多的電池串聯(lián)在一起解決電壓提升問(wèn)題,但更重要的是電池能夠承受大功率充電(2.2C以上)的同時(shí)保 持較長(zhǎng)的壽命,以及大功率充電下的散熱問(wèn)題,這都有較大的挑戰(zhàn)。圖:800V電壓平臺(tái)有望使快充功率突破至350kW20圖:減重能力2.3 車載電源行業(yè)或充分受益于新增的DC/DC升壓產(chǎn)品及SiC的應(yīng)用因?yàn)閯?dòng)力電池電壓平臺(tái)已經(jīng)升級(jí)到800V,當(dāng)前的OBC、DC/DC及PDU等電源產(chǎn)品都需要

21、從400V等級(jí)提 升至符合800V電壓平臺(tái)的應(yīng)用,SiC器件由于其優(yōu)異的特性也將開(kāi)始大規(guī)模的應(yīng)用。除此之外,直流快充樁原本輸出電壓等級(jí)為400V,可直接給動(dòng)力電池充電,但動(dòng)力電池為800V后其電壓 不再能夠繼續(xù)充電,因此需要一個(gè)額外的升壓產(chǎn)品使400V電壓能夠上升到800V,進(jìn)而給動(dòng)力電池進(jìn)行直 流快充。我們認(rèn)為,在此技術(shù)方案下,這個(gè)器件需要能夠滿足大功率充電的功率,因此其價(jià)值量相比傳統(tǒng)DC/DC要更大,而電源企業(yè)也將充分受益于此升壓DC/DC產(chǎn)品的配置。圖:800V高壓電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)212.3 電機(jī)控制器在800V平臺(tái)下由于SiC的應(yīng)用,價(jià)值量將有較大提升在800V電壓平臺(tái)下,根據(jù)ST測(cè)試數(shù)據(jù)

22、,SiC器件損耗顯著低于IGBT,在常用的25%的負(fù)載下其損耗低于IGBT 80%。我們認(rèn)為碳化硅器件在800V電壓平臺(tái)下具有顯著的優(yōu)勢(shì),將會(huì)很快的推展開(kāi)來(lái)。此外,由于目前SiC MOSFET單管器件的價(jià)格仍為Si IGBT價(jià)格的3-5倍,而功率器件是電機(jī)控制器中最 重要的器件之一,因此也會(huì)帶來(lái)電機(jī)控制器價(jià)值量的提升。電機(jī)控制器控 制板屬于12V 低壓部件,在800V應(yīng)用下 基本沒(méi)有變化22電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)板需要承載800V的電壓, 及使用功率器 件,價(jià)值量將 有較大的提升SiC器件性能在750V電壓下顯著優(yōu)于IGBT23碳化硅SiC功率器件最受益于800V電壓平臺(tái),行業(yè)增 長(zhǎng)空間廣闊33.1

23、第三代功率半導(dǎo)體器件根據(jù)器件不同應(yīng)用范圍有所差別功率器件根據(jù)其不同的特性有不同的應(yīng)用范圍。器件特性Features適用場(chǎng)景Si HV MOSFET中高功率、高壓、高頻、單器件最高功率幾kWSMPS, 服務(wù)器、通訊、DC/DC、低功率電機(jī)控制、OBC、充電樁IGBT極高功率、高壓、中高頻率(高至50khz)高壓電機(jī)控制、UPS、焊接、感應(yīng)加熱、主驅(qū)動(dòng)SiC MOSFET極高功率、高壓、高頻、高溫要求高功率DC/DC、UPS、充電站、主驅(qū)、OBC GaN晶體管極高頻率 80 kH,中高功率(單器件高至幾千瓦)SMPS、通訊電源、DC/DC、OBC、 LiDAR 24圖:不同器件的功率水平3.2 S

24、iC未來(lái)的應(yīng)用的市場(chǎng)主要集中在電動(dòng)車領(lǐng)域,保持高速發(fā)展SiC市場(chǎng)未來(lái)將能夠保持高速發(fā)展,根據(jù)ST數(shù)據(jù),2019年SiC全球市場(chǎng)規(guī)模為9.84億美元,但到2025年可 達(dá)48.32億美元,其中52%的將會(huì)應(yīng)用在汽車領(lǐng)域。其中細(xì)分市場(chǎng)復(fù)合增速,充電樁領(lǐng)域可達(dá)到70.4%,商 用車領(lǐng)域可達(dá)46.5%,HEV/EV領(lǐng)域可達(dá)34.1%。圖:SiC應(yīng)用領(lǐng)域及細(xì)分市場(chǎng)復(fù)合增速25圖:SiC全球市場(chǎng)規(guī)模3.3 SiC器件材料本身?yè)碛懈玫奶匦栽谛履茉雌囯姍C(jī)控制器當(dāng)中,電力轉(zhuǎn)換是通過(guò)控制IGBT的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。IGBT受材料本身的局限,較難 工作在200以上。高功率密度的電機(jī)控制器需要高效的電力轉(zhuǎn)換效率和更高

25、的工作溫度,這對(duì)功率器件也 提出了更高的要求,如:更低的導(dǎo)通損耗、耐高溫、高導(dǎo)熱能力等。而基于碳化硅(SiC)單晶材料的功率器件,具有高頻率、高效率、小體積等優(yōu)點(diǎn)(比IGBT功率器件小70%-80%),已經(jīng)在特斯拉 Model 3 車型中得到了應(yīng)用。在右下圖的參數(shù)對(duì)比中,SiC材料的性能顯著優(yōu)于Si及GaN。圖:SiC單晶材料功率器件的優(yōu)勢(shì)圖:材料性能對(duì)比, SiC材料性能更優(yōu)263.4 因此SiC材料制成功率器件后性能優(yōu)勢(shì)明顯SiC MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗顯著低于Si IGBT(下圖黃色區(qū)域?yàn)閾p耗大?。?,SiC二極管反向回復(fù)損耗低且基 本不隨溫度變化。SiC MOSFET的Rds(on)導(dǎo)通

26、電阻低且基本不隨溫度變化,反向恢復(fù)時(shí)間也相比Si MOSFET有優(yōu)勢(shì)。273.5 根據(jù)電壓平臺(tái)不同,SiC應(yīng)用后電車可獲最大4%-8%的效率提升根據(jù)ST意法半導(dǎo)體資料,SiC器件相比硅基的IGBT能夠有更小的體積。在400V電壓平臺(tái)下,SiC能夠比IGBT器件擁有2-4%的效率提升,而在750V電壓平臺(tái)下其提升幅度則可 增大至3.5%-8%。圖: 400V和750V電壓平臺(tái)下, SiC器件的效率提升程度283.6 SiC可在新能源車中多個(gè)零部件處替代IGBT,獲得更佳性能正是由于SiC器件極好的特性,SiC可以在混合動(dòng)力及純電動(dòng)車中大范圍的應(yīng)用,可以應(yīng)用的部件包括:DC/DC直流變壓器、DC/

27、DC升壓器、OBC車載充電器以及動(dòng)力電機(jī)控制器。我們認(rèn)為SiC器件已經(jīng)開(kāi)啟了在新能源汽車領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。根據(jù)欣銳科技公司公告,公司生產(chǎn)的車載電 源大部分都使用SiC器件。圖: SiC主要會(huì)在車載電源和電機(jī)控制器領(lǐng)域應(yīng)用圖:各種封裝形式的SiC器件29304投資建議及重點(diǎn)標(biāo)的公司4.1 欣銳科技:受益于800V趨勢(shì),車載電源龍頭將保持高速發(fā)展公司自2006年初進(jìn)入新能源汽車產(chǎn)業(yè),專注新能源汽車車載DC/DC變換器和車載充電機(jī)(統(tǒng)稱為車載電源),在車載電源和大功率充電領(lǐng)域積累了豐富的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)。此外公司還拓展了氫能與燃料電池業(yè)務(wù), 核心產(chǎn)品主要為大功率DC/DC變換器產(chǎn)品,產(chǎn)品可應(yīng)用于燃料電

28、池乘用車、客車、專用車等。公司目前已經(jīng)能夠提供車載電源二合一或三合一的方案,公司的產(chǎn)品主要配套吉利汽車、某新能源龍頭公司(如:DM-i系列車型)、小鵬汽車、東風(fēng)本田、廣汽本田、現(xiàn)代汽車等國(guó)內(nèi)外知名整車廠商,目前公司絕 大多數(shù)產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用SiC功率器件 。我們認(rèn)為公司進(jìn)入2021年以來(lái)收入及毛利率開(kāi)始恢復(fù),隨著未來(lái)配套車型的上量,盈利水平將進(jìn)一步恢復(fù)。2.631.601.820.851.700.520.631.111.282.001.900.270.160.070.06-0.83-1.530.040.0727.0417.7616.8419.2819.1710.50-3.31-0.464.0421

29、.00-50510152522.3320303322110-1-1-2-22018Q42019Q2-0.012019Q4-0.152020Q22020Q4-0.342021Q2營(yíng)業(yè)總收入歸屬母公司股東的凈利潤(rùn)銷售毛利率(%)31圖:欣銳科技收入及利潤(rùn)(單位:億元)圖: 車載電源解決方案4.2 英搏爾:立足自主,收入迅速增長(zhǎng),SiC控制器已經(jīng)交樣2.210.830.762.37-0.01-0.16-0.17-0.18-0.28-0.05-0.030.090.120.020.1520.940.66 11.697.110.74 12.640.96 14.070.46 9.260.961.0413.1

30、41.7619.6825.5320.7905101520.02602530-10112233英搏爾是國(guó)內(nèi)少數(shù)具備新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)自主研發(fā)、全工藝生產(chǎn)能力的領(lǐng)先企業(yè),可以為車企提供包括驅(qū) 動(dòng)總成、電源總成,以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器、充電機(jī)等動(dòng)力域核心模塊產(chǎn)品。公司產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)從A00級(jí)、A級(jí)、B級(jí)、MPV、SUV等全系乘用車型量產(chǎn)配套,單車配套產(chǎn)品價(jià)值量也有效提升,乘用車單個(gè)電機(jī)控制 器配套價(jià)值不足3000元,現(xiàn)在裝車的多合一動(dòng)力總成(含電源系統(tǒng))產(chǎn)品單車配套價(jià)值最高達(dá)10,000元。此外SiC器件因其導(dǎo)通電阻小,開(kāi)關(guān)速度快的特點(diǎn),運(yùn)用單管并聯(lián)技術(shù)才能發(fā)揮其最優(yōu)特性,我們認(rèn)為英搏 爾擁有單管并聯(lián)

31、技術(shù),其也將在SiC時(shí)代擁有一定的優(yōu)勢(shì)。目前公司的SiC電機(jī)控制器已經(jīng)給美國(guó)福特、一汽 大眾交樣?!凹尚尽彬?qū)動(dòng)總成是英搏爾公司第三代驅(qū)動(dòng)總成,是集電機(jī)、電機(jī)控制器及減速箱為一體的高度集成產(chǎn)品,相比同行體積減少30%,重量減輕30%,成本降低20-30%。圖:英搏爾近三年?duì)I收情況(單位:億元)圖:英搏爾兩代動(dòng)力總成的參數(shù)比較324.3 精進(jìn)電動(dòng):技術(shù)領(lǐng)先,已獲大眾商用車Traton SiC控制器定點(diǎn)精進(jìn)電動(dòng)是新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)領(lǐng)軍企業(yè)之一,從事電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及服務(wù),已對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制器、傳動(dòng)三大總成自主掌握核心技術(shù)和實(shí)現(xiàn)完整布局。精進(jìn)電動(dòng)是我國(guó)少數(shù)能夠持續(xù)獲得全球知名整車企業(yè)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品量產(chǎn)訂單的新能源

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