SiC市场增长主要驱动力有哪些？

根据 Yole，新能源汽车、光伏储能是 SiC 市场增长的主要驱动力。

1.新能源车是 SiC 器件应用的最大驱动力，或迎替代机遇

1.1. 角度一： SiC 电驱系统抢先上车，体积、损耗有效下降

SiC 功率器件做电驱，电力损耗有效下降。新能源汽车系统架构中涉及到功率半 导体应用的组件包括：电机驱动系统、车载充电系统（OBC）、电源转换系统（车 载 DC/DC）和非车载充电桩。其中电驱是 SiC 功率器件最主要的应用部位，行 业内也都率先在电驱采用 SiC 器件。 根据美国能源部对纯电动车Nissan-Leaf的能耗分析，电驱能量损耗约为16%， 其中功率器件占其中的 40%，因此，电控里功率器件能量损耗约占整车的 6.4%。 若使用 SiC 器件，通过导通/开关等维度，总损耗相比硅器件下降 70%，全车总 损耗下降约 4.48%，也相当于相同的电池容量下行驶里程提升比例。 据汽车之家拆分，动力电池占纯电动汽车总成本的 40%-50%，假设某中高端电 动车价格为 20 万元，电池成本约 8-10 万元，如以 SiC 方案提升里程 5%计算， 相同性能的产品条件下，仅电池系统就为总成本节省 4000-5000 元。

采用 SiC 可减小电力电子系统体积、减少能量损失。SiC 模块可以在实现 50kHz 以上的高频驱动（传统 IGBT 模块无法实现），推动电感等被动器件的小型化。 另外，IGBT 模块存在开关损耗引起的发热问题，只能按照额定电流的一半进行 使用，而 SiC 模块开关损耗较小，即使在高频驱动时也无需进行大幅的电流降 额，散热系统要求也相对较低，同样减小了 SiC 器件的体积。采用 SiC 模块可 以加速高集成、高密度三合一电驱的推进，实现系统性体积的缩小，进而带来风 阻（占驱动损耗的 1/3）的减小，促进能量损耗进一步降低。

使用 SiC 并未增加整车成本。虽然 SiC 器件成本高于硅基器件，但使用 SiC 器 件可以降低系统体积、降低电池损耗、提升续航里程，从而促进整车成本的降低。 据 Wolfspeed(Cree)测算，在新能源汽车使用 SiC 逆变器，可以提升 5%-10% 的续航，节省 400-800 美元的电池成本，与新增 200 美元的 SiC 器件成本抵 消后，还能实现 200-600 美元的单车成本节约，未来，随着 SiC 规模化量产之 后，成本有望逐步降低，将为整车成本创造更大空间。

SiC 在城市工况、电池容量大、电压低的方向上能够提升更大系统效率。一方面， 电池基础容量越大，可以提升的绝对里程数就越多；锂电池成本越高，可以节省 的单位电池成本越大。另一方面，在固定电池电压后，电池功率近似跟输出电流能力成正比，输出电流能力近似跟芯片的使用数量成正比，功率约高则相应使用 SiC 器件越多，替换成本越高。此外，越是处于频繁开关/频繁刹车加油的低速工况下，获得的效率优势就更高， 所以在城市工况中运行，使用 SiC 器件带来的效率提升的优势更加明显。2018 年特斯拉在其 Model3 车型首次将 Si IGBT 换成了封装尺寸更小的 SiC 模块， 使开关损耗降低了 75%，系统效率提高了 5%，续航里程提升 5-10%。

1.2. 角度二：电动汽车架构向高压过渡，成为 SiC 上车催化剂

补能时间长是新能源汽车的最大痛点。如今车企推出的电动汽车续航多在 500km 上下，甚至高达 700km，和普通燃油车续航里程接近，续航已不再是最 大负累。但是电动车还是面临里程焦虑的问题，主要原因还是燃油车加油时间仅 为 15 分钟，而电动车快充至少需要 60 分钟，在高峰期充电排队等候时间亦进 一步拉长。

续航越高、充电效率越高，电动车在通勤中耗时与燃油车约接近。根据《Enabling Fast Charging:A Technology Gap Assessment》做的一项实验：在 525 英 里（1 英里=1.6 公里）的旅程中，普通燃油车只需要加油一次，总耗时 8 小时 23 分钟；而续航 300 英里 400KW 的直充电动车单次充电仅需 23 分钟，旅途 总计耗时 8 小时 31 分钟，整体耗时不输燃油车。

根据 P=UI，提升充电效率的方向有二，提升电压最佳。根据发热量公式 Q=I²Rt， 提升电流模式充电过程会产生大量热量，对汽车散热系统和热管理有更高的要求。 在用大电流充电时，还会导致极化现象出现、电池内部化学反应不充分，对于电 池的伤害较大。此外，大电流模式的应用场景有限制，目前大电流模式仅在 10%- 20%SOC 进行最大功率充电，在其他区间充电效率也有明显下降。而提升电压 模式除了减少能耗、提高续航里程外，还有减少重量、节省空间等优点，是目前 厂商普遍采用的模式。

相同功率下高电压比大电流更优。华为分别测算了高电压 800V/250A，大电流 400V/500A，相较基准 400V/250A 的电池系统成本和整车成本变化，高电压 架构下整车成本的上升不足 2%，比大电流方案更优。根据戴姆勒奔驰研究，在 800V 高压平台采用 SiC 模块较硅基 IGBT 模块整车低了 7.6%的能耗，相比中 低压能耗降低更多。

越来越多汽车厂商布局 800V 平台。受限于硅基 IGBT 功率元器件的耐压能力， 之前电动车高压系统普遍采用的是 400V 电压平台。如今，高压快充路线受到越 来越多主机厂的青睐，先是保时捷 TaycanTurboS、小鹏，随后现代、起亚等国 际巨头，比亚迪、长城、广汽等国内主机厂也相继推出或计划推出 800V 平台， 高压快充体验将会成为电动车市场差异化体验的重要标准。未来，随着市场对续 航里程、充电速度要求的提高，电动车电压有望升至 800V-1000V。

高压架构未来向中小车型渗透。根据车型划分，可将乘用车划分为 A00、A0、 A、B、C 级车等多个级别。根据各车企官网数据，A 级以下微型或小型车型普 遍采用低压系统，而在 B 级/C 级中大型车型中，高压平台逐渐普及。长期看快 充对于中小车型亦是刚需，800V 架构升级具备长期趋势。

高电压平台需要各部件耐高压、耐高温，将导致 SiC 器件的替代需求显著增长。 高压平台看起来只是升高了整车的电压，但对于技术的开发和应用，却是“牵一 发而动全身”的系统工程。 1）电机电控：800V 平台要求下，硅基 IGBT 的开关/导通损耗将大幅升高，而 SiC 器件在耐压、开关频率、损耗等多个维度表现优异，因此电机控制器需要采 用 SiC MOSFET 代替硅基 IGBT。 2）车载 OBC：主流功率从 3.6kW、6.6kW 升级到 11kW、22kW，并向双向 逆变升级。双向 OBC 不仅可将 AC 转化为 DC 为电池充电，同时也可将电池的DC 转化为 AC 对外进行功率输出，需要使用 SiC 器件。 3）DC/DC：直流快充桩原本输出电压等级为 400V，可直接给动力电池充电， 但车系统平台升级为 800V 后需要额外的升压产品使电压能够上升到 800V，配 合 OBC 给动力电池进行直流快充。此外，DC/DC 转换器还可将高电池电压转 换为低电压，为动力转向系统、空调以及其他辅助设备提供所需的电力，同样需 要耐高压材质的 SiC 器件。 4）空调压缩机：由电动机驱动，为系统提供主动制冷/热的动力，在汽车热管理 系统中处于重要地位，随着动力源向更高电压切换，SiC 器件有很大的优势。

实现大功率快充的高压系统架构共有三类，全系高压快充有望成为主流架构。 1）全系高压，即800V 电池+800V 电机电控+800V OBC、DC/DC、PDU+800V 空调、PTC。全系高压的优势是能量转化率高，但是短期成本较高，但长期来看， 产业链成熟以及规模效应具备之后，整车成本下降。 2）部分高压，即 800V 电池+400V 电机、电控+400V OBC、DC/DC、 PDU+400V 空调、PTC。部分高压的优势是基本沿用现有架构，仅升级动力电 池，车端改造费用较小，短期有较大实用性，但是能量转化率没有全系高压高。 3）全部低压架构，即 400V 电池（充电串联 800V，放电并联 400V）+400V 电机、电控+400V OBC、DC/DC、PDU+400V 空调、PTC。其优势是短期成 本最低，但是对充电效率提升有限。

高压将进一步加速主驱、OBC 和 DC/DC 的 SiC 渗透率提升。以 22kW 800V 双向 OBC 为例，从 Si 转到 SiC 设计，因从一个三电频降到两电频开关拓扑， DC 端器件数量从 16 颗到降到了 8 颗器件，驱动电路、pcb 板面积也减半，同 时提高了运行效率，替换具有显著优势。根据 CASA 预测，SiC 功率器件渗透 率将在电机逆变器及 DC/DC 器件中持续增长。

1.3. 角度三：充电桩向大功率方向发展，SiC 器件渗透率进一步提升

中国公共充电桩快速增长，总量占比超过全球半数。IEA 数据显示，2021 年全 球共公共充电桩保有量为 176 万个，其中有 120 万个为低速充电桩（功率≤ 22kW），56 万个为高速充电桩（功率＞22kW）。根据各国已宣布的气候承诺方 案，预测 2022-30 年全球年均建设 100 万/50 万个低速/高速充电桩，2030 年全球将拥有 1000 万/550 万个低速/高速充电桩。 2021 年底中国拥有 115 万个公共充电桩，占全球 65%。根据中国电动汽车充 电基础设施促进联盟发布的最新数据，2022 年 1-9 月新增公共充电桩 48.9 万 台，充电配套设施建设逐步完善。

我国有望于 2025 年在城市和城际重点区域实现 2-3C 公共充电桩的初步覆盖。 根据《中国电动车充电基础设施发展战略与路线图研究（2021-2035）》，我国将 于 2025 年实现 2-3C 的充电桩在重点区域的城市和城际公共充电设施的初步 覆盖；于 2030 年实现 3C 及以上公共快充网络在城乡区域与高速公路的基本覆 盖；于 2035 年实现 3C 及以上快充在各应用场景下的全面覆盖。

充电桩向大功率方向发展。《交通运输部关于推动交通运输领域新型基础建设的 指导意见》中明确要在高速公路服务区建设超级快充、大功率充电汽车充电设施。 据 EVICPA 统计，2016-20 年中国新增直流桩的平均功率从 70kW 提升至 131kW，在新增直流桩中 150kW 的比例从 9%增至 28%；从用户使用习惯的 角度来看，99.3%用户在公用场站充电选择快充桩，87%用户选择 120kW 及以 上的大功率充电桩。国家电网是国内最大的充电桩公开招标企业，2022 年招标 的充电桩中，功率为 160kW、240kW 和 480kW 的占比分别为 53%、3%和 16%，160kW 超越 80kW 成为主力招标功率。

更高功率、更多数量的超充站布局。截至 2022 年 6 月，特斯拉在中国大陆已建 立 1200 多座超级充电站，8700 多个超级充电桩，其 V3 充电桩功率为 250kW， 未来还将推出峰值充电功率 350kW 的 V4 充电桩；小鹏汽车 22 年 8 月发布峰 值充电功率为 400kW 的 S4 超快充桩，计划到 23 年新增超过 500 座以上、到 25 年累计建设 2000 座超快充站。此外，2022 年 7 月中国主导发起的 ChaoJi 直流充电接口标准在 IEC 全票通过，有望促进超级充电基础设施加速布局。

大功率充电桩带动 SiC 渗透率不断提升。对于充电桩而言，采用 SiC 模块可将 充电模块功率提高至 60KW 以上，而采用 MOSFET/IGBT 单管的设计还是在 15-30kW 水平。同时，和硅基功率器件相比，SiC 功率器件可以大幅降低模块 数量。因此，SiC 的小体积优势在城市大功率充电站、充电桩的应用场景中具有 独特优势。

充电桩运营商从减少损耗率和储能对双向电流需求两方面，也倾向使用 SiC。 （1）对特来电、星星充电为首的公共充电桩运营商而言，从国家电网买电，到 给新能源车主充电的过程中，存在约 2%的损耗，通过使用 SiC 能够将损耗降低 到 0.5%，则运营成本能显著降低，加快回收投资。 （2）随着局部地区充电站数量增多、密度变大的情况，为了平抑对电网的冲击， 需要配套储能系统，在夜间进行储能，充电高峰期间通过储能电站和电网一同为 充电站供电，实现削峰填谷。充电与储能环节的电流方向变化，而 IGBT 只能单 向流通，使用 SiC 是唯一选择。

市场上主要由交流桩和直流桩两种充电桩类型构成。交流桩因为其技术成熟成本 较低，可接入 220V 居民用电而成为公共充电桩的主流，但其充电效率低，耗时 长，主要适用于家用领域，目前大多仍使用硅基功率器件，随着 SiC 功率器件成 本降低，未来交流充电桩中 SiC 功率器件的渗透率将进一步提升。 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；但对于公共充电桩来说，提升充电效率是用户的关注核心。根据 IEA 统 计，全球 22kW 以上的快充桩占比从 2015 年的 14.4%，上升至 2021 年的 31.8%，公共充电桩中直流桩的渗透率持续提升。据中国充电联盟发布的数据显 示，截止 2022 年 9 月我国 163.6 万台公共充电桩中，交流桩达到 93.1 万台， 而直流桩为 70.4 万台，直流桩占比 43.1%。直流充电桩技术的未来研发市场十 分广阔，SiC 功率器件需求量进一步增加。

1.4. 车用 SiC 解决方案市场规模可达 240 亿元人民币

由于 SiC 器件在新能源车用领域的优势，随着 SiC 在新能源车领域的应用，SiC 成本的降低，各大厂商纷纷布局 SiC，未来 SiC 在车用领域渗透率会越来越高。

SiC 新能源汽车市场规模：根据 EV-Volumes 最新数据，全球 2022H1 新能源 汽车销量达 430 万辆，同比+62%，新能源汽车渗透率提升至 11.3%。预计到 2025年全球新能源汽车销量有望接近 2000万辆，渗透率有望突破 20%，2021- 25 年复合增长率有望达 30%以上。 我们假设车规 SiC 电驱模块价值量约为 3000-4000 元，加之 OBC、DC/DC 等部件使用，整车的 SiC 器件价值量约为 4500 元。中压车和低压车会部分采用 SiC 器件，通过对不同电压新能源车渗透率的计算，我们预计全球车用 SiC 器件 市场规模有望在 2025 年达到 240 亿元以上。

2. SiC 赋能光伏发电，市场规模有望增长至百亿元

政策驱动光伏国产化进程加速，新增装机量持续提升。光伏逆变器是可以将光伏 （PV）太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电（AC）的逆变器， 可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。根据中国光伏行业协会 （CPIA）数据，2021 年全球光伏新增装机规模有望达到 170GW，创历史新高，各国光伏新增装机数据亮眼，其中中国新增装机规模 54.88GW，同比增长 13.9%。 未来在光伏发电成本持续下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下，全球光伏市 场将快速增长，预计“十四五”期间，全球光伏年均新增装机超过 220GW，我 国光伏年均新增装机或将超过 75GW。

SiC 赋能光伏发电，转换率提升显著。光伏系统是 SiC 器件除了汽车领域外的 重要应用领域之一。根据天科合达招股说明书，使用 SiC MOS 或 Si MOS 与 SiC SBD 结合的功率模块的光伏逆变器，转换效率可以从 96%提升至 99%， 能效损耗降低 50%以上，设备循环寿命提升 50 倍，从而缩小系统体积、增加功 率密度、延长使用寿命。SiC 还可以通过降低无源元件的故障率、减少散热器尺 寸、减少占地面积和节省安装成本等方式间接节约成本。

海外布局较早，国内 SiC 企业也逐渐将产品导入到光伏市场。在海外，英飞凌、 富士电机等全球知名厂商早在 2012 年起开始布局、开发、量产应用 SiC 器件的 光伏逆变器产品。三安、瞻芯、泰科天润等企业都已经与国内主流的光伏逆变器 生产企业进行合作，逐步扩大产能继续带动国产 SiC 器件的应用。

光伏逆变器市场规模有望增长至百亿元。CPIA 预测到 2025 年，乐观情景下全 球光伏新增装机量有望超 330GW。受益于光伏装机量上升，逆变器市场需求将 大幅增长，我们测算 2025 年全球 SiC 光伏逆变器新增市场有望增长至 108.90 亿元。