凛冬至，800VSiC能带来新能源汽车的春天吗？537

“夏天排队8小时充电，冬天排队9小时换电”看似是段子，实则真真切切发生在当时当下的新能源汽车产业。

今年7月，川渝地区遭遇罕见高温天气，部分主力水电厂见底，发电量急剧下降，限电由此蔓延开来。这也直接导致靠充电回血的新能源汽车成了“大冤肿”，超充抢不上只能干等慢充。而近日，一则关于长春出租车雪天排队换电的视频又走红网络。

图片来源：微博@吉林大管道

换电之所以能够独立于充电路线被广泛认可，一个重要原因是方便、快捷。几分钟就可以搞定一块满电量的电池，对于续航差、补能效果欠佳的新能源汽车来说无疑是救星。

然而在气温已经迈入零下的东北地区，尤其遇上雨雪天气，动力电池被冻在底盘的事时有发生。“要换电先解冻”反复之间便增加了不少换电与排队等候的时间成本。何况天冷电车掉电也是一个令人揪心的问题。

为此，车企们可谓绞尽脑汁，电池供应商也没闲着，不是在提升电池能量密度的路上，就是在开发固态电池等新形态的产品技术。现阶段，固态电池技术尚不成熟，大电量电池往往会增加整车重量，进而影响续航和操控体验。更重要的是，充换电网络建设不完全，补能效率低下严重影响到电车的使用体验。

SiC将革IGBT的命？

2022年新能源汽车市场进入稳定增长期。乘联会数据显示，中国新能源汽车今年前10月总产量559万辆，同比增长108.4%，累计渗透率24.7%。然而，天风证券10月发布的一项调查结果表明，续航问题仍是摆在消费者购车面前的最大障碍，亦是新能源车企亟需攻下的桥头堡。

正因如此，800V+SiC的产品组合变得越来越流行起来，包括小鹏、广汽埃安、极氪、理想等车企都纷纷布局了800V高压大功率快充技术。以充电速度来看，在400V/250A的国际标准下，1C是上限；如果搭配液冷枪，400V/500A的平台充电速度是2C。相比之下，小鹏G9等车型已经通过800V平台实现4C充电。 

这里并非简单地指800V从桩端到车端的升级，实际包括逆变器、电机驱动系统、DC-DC、车载充电器（OBC）以及充电桩等在内的强电链路系统。更确切地说，当整车架构升级到800V，车身所有相关的元器件的标准也将随之提高。 

而这里面涉及到的高效电力输送，800V+ SiC的组合应用非常关键。

相比于传统IGBT，以SiC为代表的第三代宽禁带半导体材料本身具备耐高压、高频、高功率的属性。同时SiC器件拥有超过Si大约十倍的击穿电场强度，开关损耗大幅低于Si基IGBT。

意法半导体的测试数据指出，在常用的25%的负载下，SiC器件损耗比IGBT低80%。这种情况在1200V强电压下要更加明显。

以400V和800V平台来看，在相同规格的产品中，SiC对能量损耗的减少和性能的改善也不尽相同。

博世汽车电子中国区总裁安德睿（Georges Andary）在2022中国汽车论坛上指出，400V SiC平台对续航里程的提升可能会少一些，大概5%；800V SiC平台提升的幅度可以达到12%左右。不过，也得视车型、品牌具体分析，因为这里面通常包含着整车厂的调校因素。恩智浦全球副总裁、新能源及驱动系统产品线总经理李晓鹤则强调，“如果想让电池支持的续航里程更长，或者同等续航电池的体积更小，势必要考虑IGBT向SiC的转移。”

要知道，CLTC续航打折的部分原因是出于动力系统能量效率低的缘故，如果可以减少损耗，一定程度上就可以增加实际续航，减少充电成本。长远来看，可以延长电池的使用寿命。不仅如此，行业数据显示，与IGBT相比，SiC器件的体积可以缩小到1/3以上，重量也可减少40%以上

既然有这么多那么多的优势，800V SiC为何迟迟没有大规模落地？新能源车主为何仍要忍受补能效率低的困扰？

补能效率VS系统成本？

成本，成本，还是成本。

据行业测算，目前 SiC MOSFET的批量价格约为硅基IGBT的3倍。这直接导致一些车企折中采用“不完全的”800V平台架构。一来要提升补能效率，可以将电机的规格从400V升级为800V；二来又不能无限堆高整车成本，一些元器件如DC-DC升压电源模块可以保留在400V的水平。

实际上，SiC早在19世纪末就被发现并用于制作耐火材料。时至今日，SiC衬底产能不足依然是行业发展的心病。

从SiC产业链来看，衬底制造的技术壁垒最高，价值量也最大，比重接近5成。一片SiC衬底通常需要经过长晶、加工、切片、研磨、抛光、清洗等环节才能最终形成。其中，晶体生长是最核心部分，但目前来看，提升良率仍是课题。

以露笑科技8月披露的数据为例，该公司SiC的良率可达到50%，据悉已经属于全球一流水平。良率是决定SiC规模化量产的先决条件，如果良率太低，生产成本就会增高，也就无法实现大规模量产。现阶段，SiC衬底的成本仍远在Si之上。

“总体上，IGBT向SiC转移，能够帮助新能源车辆提升动力总成系统的能效。最终，单车节省下来的能源费用要远远高于器件本身成本的增加。”在李晓鹤看来，虽然动力电池成本占整车的3至4成，但如果能够提高电驱的效率，提高电池的利用率，那么单车系统的降本相较电池降本要更有挖掘潜力。

或许，暂时的成本增加只是“乱花迷人眼”。对此安德睿也指出，SiC功率产品应用带来的散热设备成本的减少、零部件的减少，能量损耗的降低，以及车上电池的使用寿命延长等优势，使得系统整体成本已经可以接近Si，甚至比Si基IGBT更有优势。

2030年或迎来产业集中爆发期 

2022年被认为是800V SiC上车的元年，然而为了兼容市面上500V、750V的快充桩，有分析认为接下来相当长的一段时间里，支持800V平台的纯电动汽车都将搭载400V升800V 的DC-DC转换器。 

其实这也是为什么“难”上800V平台的原因之一。适配的超充桩建设不足，基础设施没有“先行”，便难以实现大范围普及。一个明显缺点无疑是，单站多台车充电的分流问题，用户很难体验到800V高压平台带来的快感。再者，如果800V车型大范围普及，一时之间很有可能给电网造成压力。

当然这是后话。眼下更重要的任务是，加快从IGBT转向 SiC。

为了让 SiC衬底价格进一步下降，行业将目光从6寸瞄向了8寸。以下方数据为例，2021年8寸SiC衬底受限于开发难度大，渗透率仅有1%；到2030年，随着8寸SiC衬底产能大幅提高，渗透率（40%）超过6寸SiC，并达到一定的规模经济，单价有望回缩三分之一，

到目前为止，全球已有超过10家半导体公司成功研发出8寸SiC衬底。同时包括博世、安森美在内的IDM都已经开始尝试从6寸SiC向8寸扩展。据博世预计，2025年左右SiC功率器件市场需求将大幅增加，因而该公司早早启动了测试、验证等工作。

不过博世也指出，受限于价格因素，在2030年前，400V平台仍有可能占据较主流的地位。尽管如此，800V高压平台的渗透率也将不断提高。采埃孚集团电驱动业务负责人斯蒂芬·冯·舒克曼（Stephan von Schuckmann）近日表示，800V平台有望在2028年前后超越400V，并占据市场主导地位。

2030年是全球各大车企向电气化转型的关键时间点，随着传统燃油车逐渐退出历史舞台，电车开启时代的新篇章，800V SiC产业有望迎来集中爆发期。届时，提升补能效率的重担将继续向着更高压更大功率的平台发展。

2022-11-28

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