凛冬至，800V+SiC能带来新能源汽车的春天吗？

“夏天排队8小时充电，冬天排队9小时换电”看似一句玩笑话，但在当时的当下新能源汽车行业却实实在在的发生了。

今年7月，川渝地区遭遇罕见高温天气，部分主要水电厂触底，发电量大幅下降，导致限电蔓延。这也直接导致依靠充电回血的新能源汽车成为“大膨胀”。如果过充抢不到，那就只能等慢充了。近日，一段关于长春出租车下雪天排队换电的视频在网上走红。

换电独立于充电路线之外，能被广泛认可的一个重要原因就是方便快捷。几分钟就可以得到充满电的电池，这对于续航能力差、能量补充效果差的新能源汽车来说，无疑是救星。

但在气温早已达到零下的东北，尤其是雨雪天气，动力电池不时冻在机箱里。“先解冻再换电”反复增加了换电和排队的时间成本。更何况，天寒地冻电车停电也是一个令人担忧的问题。

为此，车企绞尽脑汁，电池供应商也没闲着，要么在提高电池能量密度的路上，要么在研发固态电池等新产品技术。现阶段固态电池技术还不成熟，高容量电池往往会增加整车重量，从而影响续航和操控体验。更重要的是，充换电网络建设不完善，能量补充效率低，严重影响有轨电车的体验。

SiC会改变IGBT的生活吗？

2022年，新能源汽车市场将进入稳定增长期。乘联会数据显示，今年前10个月我国新能源汽车总产量559万辆，同比增长108.4%，累计渗透率24.7%。然而，天风证券10月份发布的一份调查显示，续航问题仍然是消费者购车的最大障碍，也是新能源车企急需攻坚的桥头堡。

正因如此，800V+SiC的产品组合越来越受欢迎，包括小鹏、广汽爱安、极氪、理想都布局了800V高压大功率快充技术。充电速度方面，国际标准400V/250A下，1C是上限；用液冷枪，400V/500A平台充电速度2C。相比之下，小鹏G9等车型通过800V平台实现了4C充电。

这不是简单的指800V从桩端到车端的升级，实际上是包括逆变器、电机驱动系统、DC-DC、车载充电器、充电桩在内的强电链接系统。更具体地说，当整车架构升级到800V时，车身所有相关部件的标准也会提高。

800V+ SiC的组合应用是高效输电的关键。

与传统的IGBT相比，以SiC为代表的第三代宽带隙半导体材料具有高压、高频、大功率的特性。同时，SiC器件的击穿电场强度比Si高十倍左右，开关损耗比Si基IGBT低得多。

根据意法半导体的测试数据，在25%的常用负载下，SiC器件的损耗比IGBT低80%。这种情况在1200V电压下更加明显。

就400V和800V平台而言，能量损耗的降低和SiC性能的提升在同规格产品中是不同的。

博世汽车电子中国区总裁安德瑞在2022中国汽车论坛上指出，400V SiC平台可能增加的续航里程较少，约为5%；800V SiC平台的升降幅度可以达到12%左右。不过也要看车型和品牌具体分析，因为通常包含整车厂的调整因素。恩智浦全球副总裁兼新能源和驱动系统产品线总经理李晓河强调，“如果你想让电池支持的续航里程更长，或者同样续航的电池尺寸更小，就必须考虑IGBT转SiC。”

要知道，CLTC电池续航能力的打折，部分是因为动力系统的低能效。如果能降低损耗，就能提高实际电池寿命，在一定程度上降低充电成本。从长远来看，可以延长电池的使用寿命。而且行业数据表明，与IGBT相比，SiC器件的体积可以缩小到1/3以上，重量可以减轻40%以上。

既然有这么多优势，为什么800VSiC迟迟没有大规模落地？为什么新能源的车主还要忍受能量补充效率低的困扰？

能效与系统成本？

成本，成本，还是成本。

据业内人士估计，SiC MOSFET的批量价格大约是硅基IGBT的三倍。这直接导致一些车企在“不完整”的800V平台架构上妥协。第一，提高能量补充效率，电机的规格可以从400V升级到800V;其次，整车成本不能无限堆积，DC-DC升压电源模块等部分部件可以保持在400V的水平。

事实上，SiC早在19世纪末就被发现，并用于制造耐火材料。时至今日，SiC衬底产能不足仍然是行业发展的心病。

从SiC产业链来看，衬底制造技术壁垒最高，价值最大，占比近50%。SiC衬底通常需要生长、加工、切片、研磨、抛光和清洁，然后才能最终形成。其中，晶体生长是核心部分，但目前来看，提高成品率仍是课题。

以卢晓科技8月份披露的数据为例，该公司SiC的良率可达50%，据报道为国际一流水平。成品率是大规模生产SiC的前提。如果良率过低，生产成本会增加，无法实现规模化生产。目前SiC衬底的成本仍然远远高于Si。

“总体而言，IGBT向SiC的转移可以帮助新能源汽车提高动力系统的能效。最终，一辆自行车节省的能源成本远远高于设备本身成本的增加。”在李晓河看来，虽然动力电池的成本占整车的30%到40%，但如果能提高电驱动的效率，提高电池的利用率，那么自行车系统的成本降低比电池更有潜力。

或许，暂时的成本增加只是“眼花缭乱”。对此，Andrui也指出，应用SiC电源产品的优势，如散热设备成本的降低、零部件的减少、能量损耗的降低、车载电池使用寿命的延长等，使得系统的整体成本接近Si，甚至比Si基IGBT更有优势。

2030年将迎来产业集中爆发期。

2022年被认为是800V SiC上车元年。不过，为了兼容市场上的500V和750V快充，有分析认为，在未来很长一段时间内，所有支持800V平台的纯电动汽车都将配备400V升800V DC-DC转换器。

其实这也是800V平台“难”上的原因之一。如果合适的过充桩建设不足，基础设施不“先进”，就很难实现大范围普及。毫无疑问，明显的缺点是由于单站多车充电的分流问题，用户很难体验到800V高压平台带来的快感。再者，如果800V型号被广泛使用，很可能会给电网带来一段时间的压力。

当然，这是后话。现在更重要的任务是加速从IGBT到SiC的转变。

为了进一步降低SiC衬底的价格，业界已经将目光从6英寸投向了8英寸。以下面的数据为例。2021年8寸SiC衬底受限于研制难度，磁导率只有1%。到2030年，随着8英寸SiC衬底产能大幅提升，磁导率超过6英寸SiC，实现一定的规模经济，单价有望缩水三分之一。

截至目前，全球已有10多家半导体公司成功研发出8英寸SiC衬底。与此同时，包括博世、安森美在内的IDM也开始尝试从6英寸SiC向8英寸SiC扩展。根据博世的预测，2025年前后市场对SiC功率器件的需求将大幅增长，因此公司早早开始了测试和验证工作。

不过，博世也指出，由于价格因素，在2030年之前，400V平台仍可能占据主流地位。但800V高压平台的渗透率会不断提高。ZF集团电力驱动业务负责人Stephen von Schuchman最近表示，800V平台有望在2028年左右超过400V，并在市场上占据主导地位。

2030年是全球主要汽车公司向电动化转型的关键时期。随着传统燃油汽车逐步退出历史舞台，有轨电车时代开启新篇章，800VSiC行业有望迎来集中爆发期。届时，提高能源补充效率的负担将继续向更高电压、更大功率的平台发展。