嘉賓：新能源汽車電子晶片專家

升級800V對整車的影響：

1）功率模組：方案選擇上傾向於SiC，效能更好

2）電池一致性要求更高

3）線束、聯結器的變化，絕緣要求高

800V為什麼傾向於SiC的功率模組：

1）體積小、耐壓強、效率高，逆變器角度成本有優勢

2）現在價格是IGBT的3倍，從英飛凌HDP方案1500到4500塊

3）降低系統成本，續航提升4%-5%，電池部分可節約3k元左右、冷卻系統節約1k元左右

4）規模化量產之後成本會更低，SiC是未來的一個方向

國內外SiC企業的發展進度：

國外：歐洲就是瑞典的Norstel是做襯底和外延；英飛凌是外延、晶片、封裝；ST是晶片和外延，封裝買Norstel和科銳的，博世也在做晶圓、丹佛斯做封裝。日本是住友，羅姆是全產業鏈IDM模式、三菱電機。美國做的是科銳做襯底、外延和晶片，奧瑞是襯底和外延，晶片、封裝是安森美還有一個博格華納下面的公司。

國內：三安是全產業鏈去做，2019當年裝置沒到位，後面裝置到位以後基本具備全產業鏈，但是跟國外比技術還是差一些的，華大半導體其實在2019在臨港建了一個6寸線的基塔，還有在香港有一個阿爾法APS的設計公司，全產業鏈主要就是廈門的三安和華大半導體，還有一家世紀精光主要是外延和襯底，但他們在汽車領域沒有很多匯入。

Q：乘用車電壓平臺400V升級800V的趨勢較為明確。在升級過程中，對整套三電系統中的功率器件和其他零部件有什麼新的要求？

我認為乘用車400V電壓平臺的時代還沒結束，800V的趨勢就來了。400V升級到800V最重要的部件升級就是電驅（電池也有相關性），其中碳化矽的使用是電驅升級的核心要點。

從碳化矽本身的特性來說：

1）耐高溫能力更強（可在200度條件下正常工作，傳統矽基IGBT一般只能在175度以下工作，因此對冷卻系統要求更低）；

2）耐壓特性特別好；

3）低開關損耗（IGBT拖尾損耗更高）。

目前主流還是400-500V電壓平臺，未來上800V推快充是為了解決電動車的兩個核心問題：

1）里程焦慮；

2）充電速度慢（理想ONE增程式，小鵬G9高電壓，蔚來換電）。

在傳統400V電壓平臺下，特斯拉推出250kW的超級快充；在800V平臺下，小鵬最新推出400kW快充，充電效率達到5C，10分鐘能充400公里。

800V平臺升級變化：

1）功率模組變化；

2）電池串並聯變化；

3）線束、接外掛變化（線束材料用量更少，但耐壓絕緣、接外掛可靠性製造難度更大，隔離晶片也會產生很大的變化）。

在功率模組上，矽也能做1000V以上應用，碳化矽可以做到1700V，用碳化矽原因：

1）體積更小；

2）功率密度高；

3）晶片體積小。

4）在750V背景下，矽基IGBT應用的成本邊際效應會比碳化矽明顯，但功率和電壓變高後，拖尾損耗增加。

因此高壓條件下，1200V碳化矽成為必然選擇：體積小、耐壓強、效率高。

碳化矽與矽基應用成本對比：

1）從逆變器角度說，碳化矽逆變器本身模組價格是矽基的2-3倍（英飛凌HPD 1000-1500元，碳化矽4500元）。

2）碳化矽應用後，系統成本更低（對於整車廠而言，應用碳化矽不會單一考慮功率器件成本，更重要的是考慮整車成本變化）：

①以80kWh電池為例，應用碳化矽後，NEDC續航里程可以提升4-5%（有的材料說能做到提升10%，但實際沒有那麼高），即節約電池4-5kWh（10%提升的話能節省8kWh）。近十幾年來，電動車電池成本已經下降了80%，目前是130多美金1kWh（不到1000元）。運用碳化矽後，電池體積更小、重量更輕，預計電池端成本可以降3000-4000元；

②冷卻系統降1000元；

③綜合碳化矽應用成本上升以及其他系統成本變化，我們測算整車系統成本能夠降低2000-3000元。

400V平臺運用碳化矽：

相比現在矽基IGBT的運用也有優勢。考慮到未來電池成本降低、碳化矽量產後成本降低，產品優勢會更加明顯，未來碳化矽肯定是優勢。續航里程增加、效率提升、逆變器體積減小20-25%。

800V平臺運用碳化矽：

系統成本降低更多，碳化矽應用在高壓條件下優勢更明顯。高功率條件下，效率提升更棉線，線束效能提升更多。用矽去做更沒有優勢，碳化矽是未來必然方向。

Q：400V架構下矽基IGBT跟碳化矽MOS成本和效能上有什麼差異，有量化的資料嗎？

1）矽基價格很便宜，英飛凌HPD，80V一個1000-1500元，碳化矽價格至少4500元，增加3000元成本。

2）相同功率條件下，按照NEDC標準，我的觀點是提升4-5%續航里程（逆變器、電驅動的效率能從89%提到91%左右，整體提升6-7%，折算到續航里程有4-5%提升）。續航里程增加，那麼在相同的續航里程條件下，電池節省4kWh左右，折算節省4000元。

3）碳化矽帶動整個系統效率提高，系統成本相應下降，預計還有1000元左右的節省（eg。冷卻系統、線束）。

4）總結：在相同效能的產品條件下，碳化矽替代矽基IGBT成本增加3000元，電池節省4000元，其他系統成本節省1000元，合計有2000元左右的成本降低。

Q：800V的碳化矽方案與400V矽基IGBT方案有什麼變化，尤其效能上會有哪些變化？

升級800V以後，整車效能會更好，更能配適快充，但成本還是要增加。

800V使用碳化矽，價格增加是必然的，另一方面，

1）Q=I^Rt，電流降一半，線束能省很多錢（原成本1000多元，能下降比較多）；

2）接外掛增加，這部分成本加一些；

3）我認為整體800V碳化矽方案比400V矽方案成本會多1000元左右。（沒有考慮升級800V後電池串並聯出現不均衡性後導致的成本增加，800V對一致性要求更高，但這部分我暫無相關資料。）

Q：如果只關注功率模組單元，碳化矽在400V跟800V差別大嗎？

1）晶圓大小沒有太大差別，用料不會相差太大（晶圓厚度、耐壓能力更強但不會有本質區別，但800V用料會相對多一些）；

2）800V碳化矽的耐壓絕緣特性對外部電路、絕緣、驅動要求更高，增加100-200元成本；

3）總的來說，800V碳化矽會增加一些成本，但不會太明顯。

Q：有說法是以後電動車的中高階車型會往碳化矽升級，但中低端車型會停留在矽基IGBT，這個說法有道理嗎？

高階車上大功率能夠提供更高的效能，這是個趨勢（eg。保時捷Taycan）。

1）為了解決續航里程問題，我認為以後30萬元以後的車都會上碳化矽（eg。理想X系列，理想ONE用增程式，新出純電車型必須用800V解決續航）。

2）不一定只在高階車上用，30萬元以上的車也上（eg。特斯拉Model 3）。但要考慮兩個方面問題：①產能是否能夠滿足；②續航里程問題的解決需求是否足夠迫切。

我預計2025-2026年碳化矽滲透率不會超過20%，80%甚至更多還會是矽基IGBT。預計2026年國內新能源車銷量700-1000萬臺，20%的量也非常巨大，不能簡單定義一定只用於高階車。

2030年比例會更高，碳化矽的應用要考慮技術升級和市場效應問題，不會短時間完成對矽基IGBT的替代，替代時間很長。

目前全球碳化矽產能60萬片（特斯拉Model 3銷量100萬臺，全給他用就都用掉了）。特斯拉也不是所有車型都用碳化矽（1/3或者更少的高功率版本會用到，用意法半導體的24個單元的晶片）。

目前產能主要集中在科銳、奧六（音譯）、稻殼康寧（音譯）、Norstel、住友、羅姆。國內廈門三安，世紀金光未來有機會，但與國際廠家比有差距，等慢慢成熟。

Q：碳化矽長期上看也會有降本空間，未來跟矽基的成本差異大概會在什麼水平？

碳化矽成本一定會比矽貴，產能再高也不會便宜。碳化矽就是晶圓提純，即拉晶棒，6英寸的產量低（羅姆8英寸），生長速度慢，價格必然會高。目前是矽的3-5倍價格，未來5-6年可能會降至矽的1。5倍左右（比矽貴50%，eg。矽基1000元，碳化矽1500元），之後會達到一個相對平衡點（矽的產量已經足夠大，降本空間不大，看產量上去帶來的價格、邊際效應）。

Q：業內預計到什麼階段，碳化矽的模組價格是矽基的兩倍左右？

目前產能釋放，規劃到2025-2026年才能釋放，預計2026-2027年才能達到兩倍左右的價格趨勢。碳化矽的良品率是遠低於矽的，技術升級和良品率提升也幫助碳化矽價格降低。

Q：60萬片碳化矽的產能是4寸片的折算？

可以這樣理解。

Q：矽基本身也是有8-12的轉化，矽基本身也在降價，碳化矽也在降價，2025年產能釋放，到時候價格還是在矽基的2倍以上？

英飛凌和國內的華虹12英寸線已經上了，矽基價格已經到了一個瓶頸。英飛凌12寸線，第七代出來價格是降了但是降的不是特別多。

Q：除了碳化矽在成本端，在技術端是否有可靠性的問題？

碳化矽可靠性挑戰大，原因：

1）工作層面：不像IGBT，矽晶圓面積大，散熱能力（熱阻）小，熱容大，瞬態電流能力比較強。碳化矽晶圓熱阻大，熱容大， 瞬態電流能力比較弱。IGBT能抗6微秒短路效能，碳化矽可能2微秒都不到。所以，瞬態電流過大後，碳化矽有失效的風險。

2）可靠性層面：被驅動電壓的大小，抗干擾能力等因素影響。碳化矽比矽挑戰更大。

3） 應用層面：變化速率快，電機要求更高，有技術挑戰。

Q：生產端，從IGBT生產變成用MOS管的生產，技術難度會有下降？

我認為難度更大。

Q：IGBT本身有BJT和三極體的結合。如果換成碳化矽，只是一個MOS管？

IGBT本身電流驅動，達林頓結構和MOS管幫助驅動，這些是很成熟的工藝。

最主要還是功率級的IGBT，前面的MOS是一個功率不是特別大的，是幫助驅動的放大作用，IGBT可以看到三極體。

Q：氮化鎵是否已經彎道超車？

不太可能，電壓不會上去，扛耐壓能力是跟距離相關的，扛耐壓很高會距離非常大，就沒有優勢了。而且基本沒有扛短路能力的，也沒有M級吸收能力，所以不支援大功率的使用，氮化稼是高頻電源產品的使用，在工業級像聞泰會做一些這樣的產品，像電驅動做了一個20KW的驅動電機產品，用也是400V平臺的A00級車使用。

Q：400V的平臺也有使用碳化矽的情況，現在的進展？

國內用的不是特別多，主要是特斯拉model3和modelY用400V的平臺。國內大部分都往800V走，類似於小鵬的G9，但並未出現碳化矽400V大規模批產的情況，

至少400V在國內的批產不會太多。

Q：與800V方案相比，特斯拉大電流增壓方案成本更低，特斯拉的迭代方案，碳化矽會不會升到800V？

1）特斯拉的充電方案和市場上其他不太一樣。充電功率最大是V3 250KW，電流已經很大，採用水冷的冷卻方案，仍然充電時間要30分鐘左右。

2）800V方案，快充功率能做到400-500KW以後，基本十分鐘就能充到400公里左右的情況。

目前看特斯拉並沒有新的800V方案出來。

Q：如果用800V的大功率快充和特斯拉的400V的大電流快充成本比較？

現在大功率快充的成本主要取決於：

1）良好的冷卻系統

2）模組

3）通訊

模組這塊，

英飛凌50-60KW的碳化矽方案已經出來了，模組成本看功率，碳化矽體積變小，效率更高。

矽的快充方案和碳化矽的快充方案相比，我認為碳化矽依然會貴1。2倍：

1）碳化矽整體的邊際效應，體積會降很多，用的器件更少；

2）水冷用碳化矽以後就不用了，也是一個問題。目前還沒有定論，將來可能也會用，因為充電線路損耗非常大，水冷以後不會少。

總體來說，碳化矽800V以後，充電樁本身的價格一定會增加。

Q：碳化矽供應鏈情況？

國外：歐洲就是瑞典的Norstel是做襯底和外延、英飛凌是外延、晶片、封裝，ST是晶片和外延，封裝買Norstel和科銳的，博世也在做晶圓、丹佛斯做封裝。日本是住友，羅姆是全產業鏈IDM模式、三菱電機。美國做的是科銳做襯底、外延和晶片，奧瑞是襯底和外延，晶片、封裝是安森美還有一個博格華納下面的公司。

國內：三安是全產業鏈去做，2019當年裝置沒到位，後面裝置到位以後基本具備全產業鏈，但是跟國外比技術還是差一些的，華大半導體其實在2019在臨港建了一個6寸線，還有在香港有一個阿爾法APS的設計公司，全產業鏈主要就是廈門的三安和華大半導體，還有一家世紀金光主要是外延和襯底，但是他們在汽車領域沒有很多匯入。

襯底本身主要是山東天嶽，外延是東莞天昱和廈門的瀚天天成，晶片是中電55所和深圳基本半導體，臺灣的翰興科技是晶片設計公司，效能和產品是非常不錯的，是分立器件後面也在做模組，是全部汽車認證的，泰科天潤的二極體在2020年已經經過國際車企認證了。

封裝：斯達用科銳的晶片給小鵬G9供的800V方案，杭州士蘭微也在發力，目前還是在封裝這一塊，國內有3家比較完整，目前來看三安在上汽系裡面做認證和認可，但是還沒有上到車企，華大在充電樁裡佔的量還是比較大的，翰興在DC-DC和充電樁裡面還有很大的量。

Q：碳化矽相對於IGBT體積減小比例多少？

150KW的逆變器要10-20公斤，體積和重量減小要20%-30%左右。重量最佳化是對一體車身的最佳化，這樣的降10幾斤的重量最佳化對整體的續航里程提升不是特別大。

Q：新能源車中低端車IGBT的滲透率水平？

1）中低端的車像A00級車的80V的方案有用分立的MOS管在做，也有在用分立的IGBT來做；

2）總體來看A0級以上100%都是在用IGBT來做。

Q：中電科做的器件也挺好的。國內器件廠裡，中電科、三安、東尼這幾家哪家做的好？

1）中電產業鏈佈局優勢中等，技術能力很優秀，汽車技術認證基本沒有。中電55所做的時間比較長了，但是襯底和外延是買的，有一條6寸的生產線，還有一條4寸線，做外延和晶片設計和生產。

2）三安目前來看，產業鏈佈局比較完整，產品出貨不是特別多，技術能力中等偏上、汽車認證中等偏上，綜合下來還是非常靠前的。

Q：除了在主驅會用到功率半導體以外， 400V升到800V其他地方的功率半導體產品會有變化嗎（比如DC-DC）？

它主要是有兩塊，第一個是主驅單元，叫做power chain。第二個是供電單元（分為兩塊）：第一塊是充電機（充電寶）；第二個是高壓轉低壓的直流變換器，也就是DC-DC。

充電機OBC會有很大的變化，電壓升高800V以後，現在用的650V的矽方案基本上就不會使用了，這一塊就會透過碳化矽的方案做。11KW的充電機全部會用碳化矽的方案，充電機從全矽方案向碳化矽轉變，價值量會直接轉移。如果是666KW，後期是800V可能會好一些，11KW基本都會用800V方案，用1200V的碳化矽去做。

DC-DC在電池到了800V以後，加壓的時候選的器件一定是800V的，考慮到高頻特性（OBC也是這樣的，考慮到碳化矽的優勢也是高頻特性比較好），1700V的IGBT也不能選（效率太低），IGBT還是要選碳化矽的方案。所以從400V到800V過渡以後，充電裡的關鍵功率器件70%以上可能都要換成碳化矽的方案。

Q：22-23年會是800V旗艦電動車大規模釋出，現在會有哪些主流廠家參與到800V車型當中，並且用到碳化矽的功率模組（包括OEM和功率模組的供應商）？

主流的玩家今年是小鵬，2023年是理想ONE，其他的比如NIO也在做估計明年到後年才能出來，預計2024-2025年才是產品大年，包括東風嵐圖、北汽等也在做這個方案，但是目前沒有看到可以量產的車型。理想ONE現在是最迫切的，2023-2024年一定會量產電動車（800V）。

主流廠家的佈局主要是斯達跟科銳的合作（給小鵬基於HPD Drive SRC的方案正在做），還有就是士蘭微也在佈局（並無客戶資訊），海外主要是英飛凌和博世，博世給理想開發，包括小米，小米在2024年是做800V的（重點關注）。

Q：碳化矽襯底透過哪幾個指標衡量做的好壞（Tire1衡量還是車企指定）？

目前車企並沒有進入到這個地步，一般都會挑選後自己評估。國內天嶽、三安做得好一些，華大積塔正在做測試，很多主機廠做下來整體對華大和三安還是比較滿意的。但是跟國外的科銳和住友對比還是有很大差距的，比如最近羅姆產能釋放以後國內就把他買斷了，換句話說國內還有很長的路要走，具體資料暫時沒有，主要還是看半導體廠商本身的材料選型。

Q：具體看哪幾個指標？

主要看電效能和良品率指標，細節指標沒有太注意。

Q：天嶽是做半絕緣的襯底比較多，主要是對應射頻這一塊，他做的不錯是指導電型在車用領域做的不錯還是在下游領域車廠應用有一些突破？

天嶽在汽車領域目前還沒有，我剛剛說的是華大和三安在汽車領域做的不錯。

Q：天嶽在導電型的對應做功率半導體這一塊做的怎麼樣？

目前和主流Tire1溝通下來，他的匯入不是很明顯，目前看來結果並不是特別多。

Q：測試情況指標？

不是很瞭解，我們有幾家重點的主要是華大和三安，包括海外的X-fab現在也在做，但是他們家現在在汽車裡面應該沒有做過真正匯入也沒有測試結果，其他不是很瞭解。

Q：目前包括DC-DC、電控、OBC、充電樁的碳化矽需求量（比如die size 5*5來看（800V），每個模組大概需要多少個碳化矽晶片）？

現在還沒法去拆分，因為每個功率等級和選型方式是不一樣的包括良品率也不一樣，比如拆分以後40毫歐、30毫歐、20毫歐的選型方式是不一樣的，拆分還是需要計算一下的。

Q：車企角度選供應商的偏向（比如偏向全產業鏈的或者如斯達這種採用外採襯底的供應商）？

現在主流的車廠和Tire1選的時候更希望是全產業鏈的。有幾個優勢：第一點是產能調配更加容易，產能也更容易保證；第二點是價格優勢還是非常大的，例如理想進的前軸（HPD，660安培）定點是定給的中車，當時斯達也參與了，中車比斯達的價格要便宜15%，斯達本身的價格比英飛凌要便宜20%，但是斯達受制於華虹的產線，這裡也比較被動。

Q：科銳未來戰略是做模組，釋放出來的襯底較少，會不會給斯達形成一個比較大的壓力（因為無人供襯底），車企會不會有這樣一個擔憂？

這個擔憂還是有的。根據我的瞭解，科銳做封測的可能性不太高（與銷售的溝通結果），因為利潤率不是很高意義不是特別大，他們做了一些小的單管在賣，但是價格很貴，所以在市場表現並不是特別好，但是在市場上賣襯底很划算。

Q：科銳未來最多就做到器件這一層，封裝可能就交給斯達/封裝能力比較強的公司去做？

是的，會給英飛凌、博世、大眾他們自己去做封裝。

Q：現在有一些車廠會切進來做封裝電控模組（比如特斯拉自己做模組），未來國內車廠有沒有意向/能力去自己做封裝模組吃掉這一塊蛋糕？

其實特斯拉並沒有吃掉這一塊，特斯拉產品是ST做的，封裝也不是特斯拉做的，他是定義了一款產品。其實特斯拉是把電控產品集成了而不是集成了晶片和模組，特斯拉模組是沒有整合的，有一些燒結工藝都不是他的。

國內有很多車廠有這樣的想法，分兩步：第一步是想先做電控（看看自己是不是能做），第二個是想做模組（比如理想想做一些），但是我覺得這樣的投入會非常大，技術積累也很長，未來2-3年不會有結果的，大機率是電驅動這種部位買一些模組自己來搭建一下。

Q：特斯拉碳化矽的MOS模組是ST給做的，他只是拿回去做電控了？

對的，做了鐳射焊接，包括和板子的焊接，還做了後加工過程。不是早期的比如從晶圓選擇，封測包括連線方式、燒結技術等，特斯拉是沒有做這一塊的。

Q：行業裡對於露笑科技、東尼電子的產品評價？

露笑科技只限於瞭解，接觸不多，深入分析也沒有太多資訊，東尼電子不瞭解。

Q：國內MOS有哪些廠家在大批量出貨嗎，沒有大規模出貨的裡面誰的進展會快一些？

現在看來MOS管一個是華大一個是翰興。翰興科技（臺灣）是大規模出貨的；華大半導體下面的APS也是在大規模出貨的；中車也有一些（1200V、30A在2020年出來的）但是量不大。剩下都是在做二極體，包括深圳基本半導體的MOS管也沒有完成，要到明年才能開發出來；泰科天潤也是二極體這一塊。

Q：三安現在有沒有大批次的MOS？

三安也有，但是量也不是很大。翰興和華大是大規模出貨是因為翰興是臺灣的一個比較早期的公司；華大是設計公司在香港，早期是X-fab和漢磊代工的，他們都比較有基礎所以做的量比較大。

Q：車規進展比較快的是華大和三安的？

是的，翰興已經基本達到100%都是車規的了。

Q：華大和三安是分立器件的碳化矽的MOS還是模組進展快？

是晶圓（晶片），不是封裝好的，是晶片給別人封裝做的比較快，因為他是全產業鏈的佈局，特別是在外延和襯底。

Q：他們晶片是給誰封裝？

具體的不方便說，給他們做封裝的是在上海的一家產品整合性質的公司。

Q：產品進展比較快是用在主驅上還是OBC還是DC-DC上？

用在主驅上。

Q：產品什麼時候能上量？

至少還要2-3年，晶片出來還需要整車級的認證，一個是晶片測試（留片就要好幾個月），流片出來還要分批次，要分好幾個批次流片然後做可靠性測試，後面再到整車級的測試，過程至少要2-3年。

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