國金證券-電子行業深度研究:800V時代到來,碳化硅迎來甜蜜時刻-211225

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日期:2021-12-26 13:40:08 研報出處:國金證券
行業名稱:電子行業
研報欄目:行業分析 樊志遠,劉妍雪,鄧小路  (PDF) 25 頁 2,326 KB 分享者:rexs******yun 推薦評級:買入
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研究報告內容
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  投資建議

  目前電動汽車電壓平臺主流是400-500V,存在里程焦慮及充電速度慢的問題,電動汽車800V高壓系統+超級快充,可以實現充電10分鐘,續航300公里以上,能有效解決解決充電及續航焦慮,有望成為主流趨勢。http://www.hibor.com.cn【慧博投研資訊】SiC材料特性使得MOSFET結構輕松覆蓋650V-3300V,導通損耗??;同時,90%的行車工況是在主驅電機額定功率30%以內,處于碳化硅的高效區;另外,SiC主驅使得電源頻率和電機轉速增加,相同功率下轉矩減小,體積減??;主驅控制器用SiCMOSFET的800V平臺車型總體節能5%-10%。http://www.hibor.com.cn(慧博投研資訊)SiCMOSFET是800V高壓系統功率半導體的較佳選擇,目前已發布或即將發布的800V高壓系統方案大部分都選擇采用SiCMOSFET。對于超級快充,最好的辦法是采用800V的平臺,用800V的超級快充時,要求充電樁電源模塊的功率要擴容到40kW/60kW,全SiC的方案效率則可以提高2%。800V高壓系統將帶動主驅逆變器、車載OBC、DC-DC、PDU、超充、快充電樁開始大規模應用碳化硅,碳化硅迎來甜蜜時刻。Yole預測,2026年整個碳化硅功率器件的市場規模有望達到50億美元,其中60%以上用于新能源汽車領域。

  行業觀點

  800V高電壓系統,碳化硅深度受益。功率器件是電動汽車逆變器的核心能量轉換單元,如果直流母線電壓提升到800V以上,那么對應的功率器件耐壓則需要提高到1200V左右。SiC具有高耐壓特性,在1200V的耐壓下阻抗遠低于Si,對應的導通損耗會相應降低,同時由于SiC可以在1200V耐壓下選擇MOSFET封裝,可以大幅降低開關損耗,全球碳化硅龍頭Wolfspeed,1200V碳化硅導通電阻控制在3mΩ cm2左右。根據ST數據,碳化硅器件損耗大幅低于Si基IGBT,在常用的25%的負載下,碳化硅器件損耗低于IGBT 80%,在1200V時優勢更加明顯。根據英飛凌、福特、奔馳、現代等公司研究數據,SiC應用于800V系統,可整體節能5-10%。

  車載OBC、DC-DC、PDU、充電樁、高鐵軌交開始大規模應用碳化硅。車載OBC從Si器件轉到SiC器件設計,功率器件和柵極驅動的數量減少30%以上,開關頻率提高一倍以上。降低了功率轉換系統的組件尺寸、重量和成本,同時提高了運行效率,系統效率可提升1.5%~2.0%。800V系統車型,車上需要加裝大功率升壓模塊,進而在普通的充電樁上給動力電池進行直流快充,碳化硅具有耐高壓、耐高溫、開關損耗低等優勢,碳化硅開始廣泛應用。隨著超充、快充需求的增加,全碳化硅模塊開始在充電樁上大量采用,根據產業鏈調研,800V架構的高性能充電樁大部分采用全碳化硅模塊。中國公共充電樁快速發展,2021年1-8月新增量同比上漲322%。根據西門子研究數據,碳化硅應用于軌交,電機噪音總體上有所降低,而且能源消耗大約減少了10%,碳化硅將有望在整個歐洲軌交上推廣使用,日本的新干線開始大量應用碳化硅,中國已有8條地鐵采用碳化硅。Yole預測,2026年整個碳化硅功率器件市場規模有望達到50億美元,其中60%以上用于新能源汽車領域。

  推薦組合:三安光電、斯達半導、時代電氣、聞泰科技、天岳先進。

  風險提示

  800V系統滲透率不達預期,SiC成本居高不下,充電樁發展低于預期。

  

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