新能源汽车电子芯片 Key Takeaways 升级800V对整车的影响： 1）功率模块：方案选择上倾向于SiC，性能更好 2）电池一致性要求更高 3）线束、连接器的变化，绝缘要求高 800V为什么倾向于SiC的功率模块： 1）体积小、耐压强、效率高，逆变器角度成本有优势 2）现在价格是IGBT的3倍，从英飞凌HDP方案1500到4500块 3）降低系统成本，续航提升4%-5%，电池部分可节约3k元左右、冷却系统节约1k元左右 4）规模化量产之后成本会更低，SiC是未来的一个方向 国内外SiC企业的发展进度： 国外：欧洲就是瑞典的Norstel是做衬底和外延；英飞凌是外延、芯片、封装；ST是芯片和外延，封装买Norstel和科锐的，博世也在做晶圆、丹佛斯做封装。日本是住友，罗姆是全产业链IDM模式、三菱电机。美国做的是科锐做衬底、外延和芯片，奥瑞是衬底和外延，芯片、封装是安森美还有一个博格华纳下面的公司。   国内：三安是全产业链去做，2019当年设备没到位，后面设备到位以后基本具备全产业链，但是跟国外比技术还是差一些的，华大半导体其实在2019在临港建了一个6寸线的基塔，还有在香港有一个阿尔法APS的设计公司，全产业链主要就是厦门的三安和华大半导体，还有一家世纪精光主要是外延和衬底，但他们在汽车领域没有很多导入。 Q、升级800V对整个系统零部件新的要求？ 我们目前电压平台都是400V-500V之间，考虑到未来快充800V，现在很多车还有一些里程焦虑问题，之前的理想ONE包括现在小鹏推出的G9，和蔚来的换电方案都在尝试解决这个问题，最核心的问题就是解决里程焦虑和充电速度慢的问题。像特斯拉的250KW的超级快充，现在小鹏G9的最新方案做到了400KW以上就是5C充电，10分钟可以到达400公里的情况。 前段时间我们都是讨论400V，400V的功率半导体国产化还没有结束，800V趋势也来了。影响主要是电驱，电池也有相关性，电驱的SIC使用也是一个要点，SIC主要是耐高温性，运行温度可以达到200度，传统的硅是175度，对于冷却系统的要求相对来说要好一点，耐压特性特别好，还有一个低开关损耗，这一点不仅仅是800V的使用，400V的也在用。 800V平台带来的变化：1）Power module；2）对电池的一致性要求也非常高；3）线束、接插件的变化非常大，因为线束本身材质用的更少，但是耐压绝缘和接插件的可靠性难度更大，包括隔离芯片也会产生很大的变化。 关于power module，大家可能会说硅也能做到800V以上的应用，SIC可以做到1700V以上，在这个过程中没有用到硅主要有几个原因：1）因为本身SIC功率密度高于硅的功率密度，2）硅的芯片体积会更大，模块的体积会更大，3）还有就是成本的边界效应不是那么明显，不像750V对比的时候优势大，还有效率本身高压以后损耗更大。 1700V的SIC的IGBT的使用在800V并不具有优势，1200V的SIC就成了必然的选择： 1）优势体积小，耐压能力强、效率高，逆变器角度有成本优势。 2）模块价格增加了3-4倍左右，英飞凌HPD在1000-1500元，用了SIC以后就到了4500的价格。 3）用SiC还有一个优势就是系统成本，从整车厂的角度来说整车成本会发生一些变化，比如80KW的电池，根据NEDC的计算，续航里程可以提升4%-5%左右，也就是说可以节约4-5千块左右。目前电池价格也在不断下降，从2000年以来到现在有80%的下降，电池可以降3000-4000元，考虑到冷却系统也会降1000元，整体来看可以降低2000-3000元左右，有一些材料可以降到800元/斤，实际上电池的减小会更多。 总体来说用了SIC相比400V条件下的应用也有一些优势，要考虑到未来电池成本的降低和未来SIC产能上去以后成本降低，整个产品的优势会更加明显，目前来看一定会是个优势，续航里程增加，效率提升，整体体积能到20%-25%的减少，800V以后系统的成本会降低的更多，SIC应用在高压下更明显，高功率下效率提升更多，性能提升会更多，如果用硅来做更没有优势，SIC是未来的一个方向。   Q、400V的架构下硅基IGBT和SIC的MOS方案价格上的差异？ 1）续航里程NEDC标准提升4-5%，逆变器和电驱动的效率可以从89%提升到91%，整体提升可以有6-7%的提升，驱动功率相同的情况下是这个成果。 2）随着续航里程提升，SIC本身的逆变器的价格会上升，现在硅基的价格很便宜，现在用英飞凌的HPD一个1000-1500元，用SIC的价格至少三倍，就是4500元，无形加了3000元左右。如果在相同的续航里程的情况下，电池可以节省4KWH，电池是4500元，增加了3000元，还有1000是节省下来的，用SIC效率的提升和系统成本的降低可以节省1000元，结合冷却系统也能节省1000元，可以做到2000-3000元的降低，从价值体系是这样的。我们要做一个相同性能下的产品，SI和SIC的优势。   Q、800V硅基IGBT和400V对比成本和性能的变化？ 800V以后性能是会好的，电池解决快充问题，成本是增加的。SIC价格增加是必然的。800V以后，接插件及线束的节省，电流降一半线束也会省1000-2000元左右，刚刚说的价格整体上800V系统会比400V用硅方案会多1000多元左右，但是电池串并联带来的不均衡型带来的成本增加也要考虑，800V以后电池的一致性要求会更高。   Q、SIC在400V电压架构和800V电压架构区别？ 晶圆大小没有太大的差别，耐压等级上去，需要晶圆的厚度和耐压能力更强。甚至800V用的更多，800V里的SIC可能是耐压绝缘特性，在外部绝缘驱动也会增加一些成本，不会很多，几十元到100-200元，会增加一些，不会那么明显，SIC本身会增加一些价格。   Q、以后我们电动车中高端的车型往SIC升级，中低端停留在硅基IGBT，SIC与硅基成本差异？ 现在看高端车大功率就是性能的区别，像保时捷Taycon，国内解决续航里程的问题新势力造车，30万以上的车型都会上这个东西，比如理想S系列在2024年会上800V的，必须用800V解决。渗透率不一定是高端车，30万左右也会上，取决于SIC产能是不是已经够了。大功率快充是不是真正解决续航里程焦虑问题，如果有强制性的需求，那就不止止是高端车了。未来SIC和硅的比例，2025-2026年左右SIC的渗透率不会超过20%，剩下80%是IGBT模块。   Q、为什么不能替代的理由？ 2030年的比例会更高，不仅仅是本身基数的优势，还有市场效应问题，不会剩下的去替代的，很快就会全部走向SIC的方案。全球的产能SIC每年产能60万片左右，特斯拉100万台如果全部用SIC，就全部用掉了，特斯拉不是所有的车型都是SIC方案，也就1/3是用的。   Q、产能还是卡在衬底，所以国内国外扩产很慢？ 目前整个技术还是在科锐（CREE），罗姆，杜有等手上，国内的厦门三安，世纪星光也有一些机会，国内都在慢慢成熟，但是跟他们比还是有很多差距的。   Q、以后成本差异趋势？ 成本一定会贵，产能再高也不会便宜，硅本身就是晶圆提纯，相对比较简单，产量本身就比较低，生长速度非常慢，目前是3-5倍的价格，未来5-6年可能1.5倍的价格左右，就达到平衡了，因为硅的产量已经足够大了，就看SIC产量上去之后带来的边际效应，1.5倍就是增加50%左右。   Q、SIC模块是硅基的两倍，时间点是由什么影响的？ 目前产能释放，规划到2025-2026年才能释放，预计2026-2027才能达到价格趋势，SIC的良品率是远低于硅的，技术升级和良品率也帮助价格提升的。   Q、60万片的SIC的产能是4寸片？ 是的。   Q、硅基本身也是有8-12的转化，硅基本身也在降价，SIC也在降价，2025年产能释放，到时候价格还是在硅基的2倍以上？ 英飞凌和国内的华虹12英寸线已经上了，硅基价格已经到了一个瓶颈了，英飞凌第七代出来价格是降了一些但是降的不是特别多。   Q、除了SIC成本端，技术端的可靠性的问题？ SIC本身的可靠性是有很大的挑战，不像IGBT本身的硅的晶圆的面积比较大，热熔非常大，短路能力比较强，SIC热阻比较大，热熔比较大，瞬态电流能力比较弱，IGBT能扛6微秒的短路性能，SIC2微秒不到，瞬态电流过大SIC可能有失效的风险。可靠性在应用，驱动电压大小，抗干扰能力，由于变化速率很快，对电机要求也会更高，也是技术挑战，也是一个风险。   Q、生产端上SIC，对IGBT制造商难度下降？ 技术难度没有下降的，会更大的。   Q、IGBT本身有BJT和三极管的结合，换成SIC只是一个MOS管？ IGBT本身是一个电流型驱动，加了一个MOS管帮助驱动，这都是很成熟的工艺，主要还是功率级的IGBT，前面的MOS是一个功率不是特别大的，是帮助驱动的放大作用，IGBT可以看到三极管。   Q、氮化稼弯道超车？ 不太可能，电压不会上去，扛耐压能力是跟距离相关的，扛耐压很高会距离非常大，就没有优势了。而且基本没有扛段路能力的，也没有M级吸收能力，所以不支持大功率的使用，氮化稼是高频电源产品的使用，在工业级像文泰会做一些这样的产品，像电驱动做了一个20KW的驱动电机产品，用也是400V平台的A00级车使用。   Q、400V平台使用SIC的进展？ 国内用的不是特别多，主要是特斯拉的Model3和ModelY400V平台用这种产品，国内都是往800V走的，像小鹏G9和比亚迪汉EV都是往这个方向走的，至少400V在国内的SIC大规模批产不会太多。   Q、与800V方案相比，特斯拉大电流增压方案成本更低，特斯拉的迭代方案，SIC会不会升到800V？ 特斯拉的充电方案和市场上的充电方案是不一样的，他的最大的充电功率是V30的250KW的功率，电流已经很大了，是采用水冷的冷却方案，但是充电时间也要用到30分钟，因为恒功率允许充电时间不是很多，SOC30%-40%以后会降额。800V方案以后，快充功率能到400-500KW，基本10分钟就能冲到400KM的情况，目前看特斯拉并没有新的800V的方案出来。   Q、如果用800V的大电压快充和特斯拉的400V的大电流快充成本比较？ 需要有一个很好的冷却系统，模块很多像英飞凌50-60KW的SIC方案已经出来了，模块成本看功率，SIC体积变小，效率更高，硅的快充方案和SIC的快充方案相比，SIC依然会贵1.2倍，因为SIC整体的边际效应，体积会降很多，用的器件更少，水冷用SIC以后就不用了也是一个问题，目前还没有定论，将来可能也会用，因为充电线路损耗非常大，水冷以后不会少，总体来说SIC充电端的价格一定会增加。   Q、SIC国产厂家，各家企业进度？ 国外：欧洲就是瑞典的Norstel是做衬底和外延；英飞凌是外延、芯片、封装；ST是芯片和外延，封装买Norstel和科锐的，博世也在做晶圆、丹佛斯做封装。日本是住友，罗姆是全产业链IDM模式、三菱电机。美国做的是科锐做衬底、外延和芯片，奥瑞是衬底和外延，芯片、封装是安森美还有一个博格华纳下面的公司。   国内：三安是全产业链去做，2019当年设备没到位，后面设备到位以后基本具备全产业链，但是跟国外比技术还是差一些的，华大半导体其实在2019在临港建了一个6寸线的基塔，还有在香港有一个阿尔法APS的设计公司，全产业链主要就是厦门的三安和华大半导体，还有一家世纪精光主要是外延和衬底，但他们在汽车领域没有很多导入。   衬底本身主要是山东天岳，外延是东莞天昱和厦门的瀚天天成，芯片是中电55所和深圳基本半导体，台湾的翰兴科技是芯片设计公司，性能和产品是非常不错的，是分立器件后面也在做模块，是全部汽车认证的，泰科的二极管在2020年已经经过国际车企认证了。   封装：斯达用科锐的芯片给小鹏G9供的800V方案，杭州士兰微也在发力，目前还是在封装这一块，国内有3家比较完整，目前来看三安在上汽系里面做认证和认可，但是还没有上到车企，华大在充电桩里占的量还是比较大的，翰兴在DCDC和充电桩里面还有很大的量。   Q、SIC相对于IGBT体积减小比例多少？ 150KW的逆变器要10-20公斤，体积和重量减小要20%-30%左右，重量优化是对一体车身的优化，这样的降10几斤对整体的续航里程提升不是特别大。   Q、中低端车IGBT的渗透率水平？ 中低端的车像A00级车的80V的方案还用分立的MOS在做，也有在用分立的IGBT来做，但是A0级以上100%都是在用IGBT来做。   Q、中电做的器件也挺好的，中电科、三安这几家哪家做的好？ 中电55所做的时间比较长了，但是衬底和外延是买的，有一条6寸的生产线，还有一条4寸线，做外延和芯片设计和生产，中电产业链布局优势中等，技术能力很优秀，汽车技术认证基本没有。三安目前来看，产业链布局比较完整，产品出货不是特别多，技术能力中等偏上、汽车认证中等偏上，综合下来还是非常靠前的。   Q、400V升到800V，DCDC的功率半导体成本会有变化吗？ 它主要是有两块，第一个是主区单元，叫做抛券。第二个是供电单元，分为两块，第一块是充电机（充电宝）；第二个是高压转低压的直流变换器，也就是DCDC。 充电机会有很大的变化，电压升高800V以后，650V的硅方案基本上就不会使用了，所以就会通过碳化硅的方案做。11KW的充电机会用SIC的方案，充电机从全硅方案向SIC转移，价值量会直接转移。如果是666KW，后期是800V，可能会好一些，用1200V的SIC去做。DCDC电池到了800V以后，考虑到高频特性，1700V的IGBT也不能选（效率太低），还是要选SIC的方案。所以从400V到800V以后，充电里的关键功率器件70%以上都要换成SIC的方案。   Q、会有哪些主流厂家参与到800V当中，包括OEM和供应商？ 主流的玩家今年是小鹏，2023年是理想one，2024-2025年才是产品大年，包括东风岚图、北汽等，但是目前没有看到可以量产的车型。理想ONE是最迫切的，2024-2025年一定会量产电动车（800V）。 主流厂家的布局主要是斯达跟科锐的合作（小鹏），还有就是士兰微（并无客户信息），海外主要是英飞凌和博世，博世给理想开发，小米在2024年是做800V的（重点关注）。   Q、SIC衬底通过那几个指标衡量（Tire1/车企）？ 目前车企并没有进入到这个地步，一般都会挑后自己评估，国内天跃、三安做得好一些，华大西塔正在做测试，主机厂测试下来整体比较满意，但是跟国外的科锐和住友对比还是有很大差距的，国内还有很长的路要走，具体数据暂时没有。   Q、具体看哪几个指标？ 主要看电性能和良品率指标。   Q、天跃是导电性还是在车用领域做的不错？ 华大和三安在汽车领域做的不错,和T1沟通表示导电性（功率半导体）不是很明显。   Q、导电型的功率半导体？ 目前看来做的不是特别多。   Q、测试情况指标？ 不是很了解，主要是华大和三安，其他不是很了解，天跃应该没有做过真正的测试。   Q、目前包括DCDC、OBC、充电桩的SIC需求量？ 现在还没法去拆分，每个选型是不一样的，拆分以后是不一样的，还是需要计算的。   Q、车企角度选供应商的偏向？ 现在主流的车厂和Tire1选的时候更希望是全产业链的，第一点是产能调配更加容易，产能也更容易保证；第二点是价格优势还是非常大的，例如理想在进前轴定点是给的中车，当时斯达也参与了，但是受制于华虹的产线，这里也比较被动。   Q、科锐未来战略是做模块，衬底较少，会不会给斯达形成一个比较大的压力（因为无人供衬底）？ 这个担忧还是有的。科锐做封测的可能性不太高（与销售的沟通结果），因为利润率不是很高，意义不是特别大，做了一些小的单管，但是价格很贵，所以在市场表现不是特别好，但是在市场上卖衬底很划算。   Q、未来最多就到器件，封装可能就交给斯达/封装能力比较强的公司去做？ 会给英飞凌、罗姆、博世、大众他们去做封装。   Q、未来国内车厂有没有意向/能力去做封装模块？ 特斯拉第一产品是ST做的，封装也是，是定制的产品，特斯拉把电控集成了而不是芯片，有一些工艺都不是他的。 国内有很多车厂有这样的想法，第一个是想先做电控，第二个是想做moudle，我觉得这样的投入会非常大，技术积累也很长，2-3年不会有结果的。   Q、SIC的MOS模块是ST给做的？ 还做了后加工过程，连接方式，烧结技术都不是自己的。   Q、行业里面对路笑科技/东尼电子的评价？ 路笑科技只限于了解，东尼电子不了解。   Q、国内MOS有哪些厂家在大批量出货吗，谁的进展会快一些？ 翰兴科技（台湾）是在大规模出货的，华大半导体下面的APS也是在大规模出货的，中车也有一些（1200V，2020年），但是量不大，剩下都是在做二极管。三安也有，但是量也不是很大。   Q、车规进展比较快的是华大和三安的？ 是的，翰兴已经完成了。   Q、华大和三安是SIC的分立器件进展快？ 是晶圆（芯片），不是封装，是给别人封装的，是全产业链的布局。分装的是在上海的一家产品集成性质的公司。   Q、产品什么时候能上量？ 至少还要2-3年，芯片出来还需要整车级的认证，一个是芯片测试，然后是留片，留片出来还要分批次，过程至少要2-3年。