集微咨询：电动化浪潮下，SiC将成车用半导体领域最大的价值增量

集微咨询认为：

- 电动化浪潮下，功率半导体将成为车用半导体领域最大的价值增量；

- 电动汽车中功率半导体的增量主要来自于电驱动系统中的逆变器、OBC（车载充电器）、DC/DC（直流转换器），以及电动汽车充电基础设施；

- 国内企业经过几年深入耕耘，正积极进入一些关键产品的供应链之中。

伴随电动汽车、消费电子和工业等产业的需求拉动，功率半导体市场迎来长足发展。Yole的数据表明，2019年全球功率半导体市场规模为175亿美元，2025年该市场规模有望达到225亿美元，年复合增长率为4.3％。其中，电动汽车（EV/HEV）市场是持续增长的“中流砥柱”，也带动了碳化硅（SiC）功率半导体的落地和渗透。

汽车电动化下功率半导体成最大价值增量

前瞻未来形势，电动化是汽车行业的明确方向，深受节能排放政策驱动与资本市场青睐，各国都纷纷出台电动汽车补贴政策，全球汽车制造商几乎都加速向电动化转型。

汽车电动化，中国是前沿阵地，而且在2020年之前，中国一直是全球新能源汽车市场的“排头兵”。欧洲也在奋力直追，2020年，我国新能源汽车销量为136.7万辆，得益于各国政府应对疫情推出的电动车补贴政策，欧洲首次超过中国成为全球最大的电动车市场，2020年销售了全世界43%的电动汽车，高达139.5万辆，同比增长137%。另外，美国也推出电动汽车政策激励，拜登政府计划推出1000亿美元电动汽车补贴，推动美国汽车制造商电动化转型，预计在各项政策激励下，美国电动汽车销量有望在2030年达到400万辆，销量占比将从2020年的1.9%提高至25%。

在这一波电动化浪潮下，功率半导体将成为车用半导体领域最大的价值增量。传统油车中，每辆车中的功率器件价值约71美元，仅占燃油汽车车用半导体器件总价值的21%；而在电动汽车（EV/HEV）中，每辆车中的功率器件价值在400美元左右，占到了电动车车用半导体器件总价的55%以上。

那么，这些电动汽车的功率半导体增量主要来自哪些细分的技术领域呢？集微咨询认为，在传统燃油汽车中，功率半导体主要分布于动力传动系统、车身、安全、娱乐等子系统中。跨入电动汽车时代，为了满足大电流、高电压的环境需求，搭载的功率半导体用量也大幅提升，不仅包含传统燃油车中的使用需求，电动汽车中功率半导体主要应用于电驱动系统中的逆变器、OBC（车载充电器）、DC/DC（直流转换器），以及电动汽车充电基础设施。

电驱动集成系统加速SiC器件量产落地

在电动汽车中，电驱动是核心的动力系统，直接影响到整车的能源效率、续驶里程等。在集成化、平台化、轻量化等趋势下，电机+减速器+逆变器集成的“三合一”电驱动模块将成为市场主流，通过集成化设计，一方面可以简化主机厂的装配，提高产品合格率；另一方面可以大规模缩减供应商数量，还可以达到轻量化、节约成本等目的。

放眼市场，集成零部件供应商博世、博格华纳、大陆集团、法雷奥等都纷纷推出了电驱动模块，且部分已经量产落地。在集微咨询看来，这些供应商立足于机械制造领域的深厚经验，在电机、减速器领域的优势已然十分明显。逆变器是电动汽车价值量第二大单个部件，为了满足市场对于高效驱动模块的需求，以及构建自身的核心竞争优势，供应商都在通过兼并收购或战略合作等迅速补足逆变器尤其是高压逆变器技术这一块拼图。

值得一提的是，“2020年汽车零部件收购大案”——博格华纳收购德尔福，此收购迅速补齐了博格华纳在逆变器产品、技术、量产层面的优势，其专利的Viper电源开关将传统的硅材料替换为SiC，能开发出比竞品轻40%且体积小30%的逆变器，而且成为业内首家实现800V SiC逆变器量产的公司。

电动汽车加速渗透，使得第三代半导体SiC崭露头角。相比于第一代半导体材料锗、硅等，以及第二代半导体材料砷化镓、锑化铟等，第三代半导体材料氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）具备优异的材料物理特性，为进一步提升功率半导体器件的性能提供了更大的空间，尤其在耐高压、耐高温、高频等方面具备碾压优势。目前从第三代半导体在功率器件方向上的技术应用来看，GaN更适用于低压应用（如消费类电子），SiC更适用于中高压应用（如汽车电子）。Yole的研究显示，即使在新冠疫情影响之下，功率半导体在汽车领域市场的增速有所下降，但基于SiC的电动汽车市场也并未放慢发展步伐，且众多汽车制造商在继续认证车规级SiC MOSFET。

早在2014年，丰田就推出了SiC MOSFET，但受限于高昂的成本和技术的不成熟，技术一直都发展较缓。直到2018年，特斯拉Model 3搭载了基于全SiC MOSFET模块的逆变器，比亚迪、宇通客车等车企也迎来量产，奥迪、大众、蔚来等也在加速SiC MOSFET逆变器的落地。

正是在此背景下，Yole预测SiC在电动汽车的应用将以38%的年复合率增长，到2025年将超过15亿美元。

直流充电桩带动SiC应用实现突破

集微咨询认为，与电动汽车应用遥相呼应，另一大能让SiC器件发挥重要作用的领域是正在迅猛发展的充电基础设施。为了缓解消费者对电动汽车续驶里程的焦虑，加速电动汽车发展，各国都在建设公共充电桩。从2019年全球各国公共充电桩保有量统计来看，中国51.6万台，欧盟25.5万台，美国7.2万台，日本3.2万台，全球年复合增长率达32%，中国充电产业规模位居全球之首，总量占比超过全球半数。进入2020年，我国公共充电桩保有量这一数据已达到80.7万台，较2019年增加超56%，可见充电市场空间十分庞大。

而且，根据《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020 年）》，各应用领域电动汽车对充电基础设施的配置要求， 2020 年全国规划车桩比基本为1：1。基于2020年中国新能源汽车保有量已达492万辆，目前仍显着落后于规划水平。

现阶段，市场上主要由交流桩和直流桩两种充电桩类型构成。交流（慢充）桩是公共充电桩的主流，数据显示，2020年我国80.7万台公共充电桩中，交流充电桩达到49.8万台，而直流充电桩为30.9万台。其原因在于，交流桩对电网改造要求低，可直接接入220V居民用电线路，技术比较成熟且建设成本比较低，但充电效率低，耗时更长，主要适用于家用领域。相比之下，直流充电桩充电速度较快，但技术复杂且成本高昂，因此早期推广速度不如交流充电桩。随着电动汽车保有量的上升，对于公共充电桩来说，提升充电效率缩短充电时间是用户的关注核心，因此直流充电桩技术正发展迅猛。

同时，充电桩电压随电动汽车电池组电压的增加而发生需求变化。在保时捷、现代及其他汽车制造商的推动下，电池电压从400V增加到800V，充电桩电压也要从500V增加到1000V，这也导致充电桩需要采用电压1200V的功率部件。

众所周知，SiC在此领域极具竞争优势，基于SiC技术的功率开关管和功率二极管，能提供比硅基IGBT尺寸更紧凑的解决方案，更高的效率、频率都能令高功率充电桩受益。Yole也预测到，这一市场规模在2019-2025年间的CAGR预期将高达90%，至2025年可增长至2.25亿美元。

纵观全球市场格局，目前全球SiC产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势。当然，国内企业如泰科天润、三安广电、斯达半导体、比亚迪半导体、中车时代半导体、士兰微等也在这一波产业趋势中迅速切入以抓住机遇。集微咨询认为，国内企业经过几年深入耕耘，正积极进入一些关键产品的供应链。SiC功率半导体市场虽仍然渗透率较低，但市场应用前景十分广阔；尤其相对于Si基器件，SiC功率半导体在高工艺、高性能与成本间的平衡，将成为SiC功率器件真正大规模普及的关键核心点。而随着产业化进程的加速和成本的不断下降，整体产业也正在步上高速增长的快车道。