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碳化硅迎来最佳投资机会(附专家会议纪要)
股海老渔民
航行五百年的老司机
2021-12-24 22:06:31

新能源车充电 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&A

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 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,202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?

露笑科技只限于了解,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。

声明:文章观点来自网友,仅为作者个人研究意见,不代表韭研公社观点及立场,站内所有文章均不构成投资建议,请投资者注意风险,独立审慎决策。
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露笑科技
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扬杰科技
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斯达半导
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  • 股海老渔民
    航行五百年的老司机
    只看TA
    2021-12-25 09:32
    天岳先进目前做的其实还是绝缘衬底,导电衬底,其实露笑的进度是比较快的,产能已经被东莞天域(国内碳化硅外延龙头)锁定,有多少要多少。
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  • 叶超人
    蜜汁自信的大户
    只看TA
    2022-07-26 11:11
    老师有看好的标的么
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    于2022-07-26 13:39:42更新
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  • 股海老渔民
    航行五百年的老司机
    只看TA
    2022-07-26 08:01

    最近提醒轻指数重个股,账户都已经满仓,知行合一。市场从今天开始真正进入主升浪,主线还是新能源,其他板块题材轮流唱戏,有以下几个逻辑支撑:1,下半年宏观继续宽松,降息预期仍在。2,国产第一款肺炎阿兹夫定批准(个人重仓已经潜伏快一年,果然是阿兹夫定头牌),下半年进入经济复苏主基调3,海外资本,房地产,各类养老金的资金流入股市。主升浪开始,尽快锁定心目中的牛骨,而不是朝三暮四,每天熙熙攘攘,最终成为过客。[合十][合十][合十]
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  • 股海老渔民
    航行五百年的老司机
    只看TA
    2021-12-25 09:31
    六寸导电衬底,随着天岳先进上市时间临近,必将还有一波行情,随着机构,媒体的深挖,相信露笑科技这次转型会获得成功!陈之战团队会获得成功。
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  • 只看TA
    2022-07-26 09:17
    谢谢分享
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  • 股海老渔民
    航行五百年的老司机
    只看TA
    2021-12-27 14:33
    今天盘中加仓了露笑,本周天岳先进打新
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  • 股海老渔民
    航行五百年的老司机
    只看TA
    2021-12-25 21:30
    这篇文章更吸引人,说明大部分股民更喜欢高科技的资料,很多人在获得财富增值的情况下,还是希望自己投资的股票有点科技含量,有点成就感,国家科技进步有我的一份绵薄之力。不知道我这样的理解,对不对
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  • 只看TA
    2021-12-25 20:55
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  • 只看TA
    2021-12-25 18:14
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  • 只看TA
    2021-12-25 16:36
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