碳化硅成本何時(shí)下降？超充與換電方案孰優(yōu)孰劣？

800V高壓平臺(tái)正成為各大新能源車企追逐的熱點(diǎn)，9月21日小鵬G9正式發(fā)布，其吸睛點(diǎn)便是搭載800V碳化硅高壓平臺(tái)，4C版本的峰值充電功率可達(dá)430kW，號(hào)稱“充電5分鐘，續(xù)航超200公里”。小鵬G9發(fā)布后，各大車媒也將目光聚焦在了超級(jí)快充上。

續(xù)航以及補(bǔ)能問(wèn)題一直是困擾電動(dòng)汽車發(fā)展的因素，當(dāng)前主流電動(dòng)汽車的電氣系統(tǒng)電壓范圍在230V-480V，在相關(guān)法規(guī)政策明確限定充電樁充電電流的情況下，電動(dòng)汽車充電峰值功率存在著上限瓶頸。因此，高壓快充成為了新的技術(shù)趨勢(shì)。

除了小鵬外，目前包括奧迪、起亞、比亞迪、理想、吉利等20多家汽車品牌都確認(rèn)應(yīng)用800V高壓平臺(tái)。隨著對(duì)電動(dòng)汽車補(bǔ)能需求的增長(zhǎng)，800V高壓快充的市場(chǎng)空間將逐步擴(kuò)大。

那么800V高壓平臺(tái)內(nèi)部元器件變化在哪里？碳化硅在快充領(lǐng)域應(yīng)用如何？高壓快充平臺(tái)對(duì)芯片提出哪些新的要求和挑戰(zhàn)？成本何時(shí)下降？

和芯智庫(kù)的定位一脈相承，我們要保證沙龍活動(dòng)的高濃度產(chǎn)業(yè)屬性，因此在每次收集到報(bào)名表單后會(huì)嚴(yán)格篩選，本次沙龍共有21位嘉賓報(bào)名，覆蓋多家高端芯片研發(fā)企業(yè)、整車廠、汽車零部件供應(yīng)商、投資機(jī)構(gòu)以及多位半導(dǎo)體行業(yè)專家。

他們分別是： ? 國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的新能源基礎(chǔ)設(shè)施提供商技術(shù)總監(jiān) 國(guó)內(nèi)車載芯片設(shè)計(jì)企業(yè)市場(chǎng)副總 全球領(lǐng)先的模擬/混合信號(hào)半導(dǎo)體代工廠市場(chǎng)總監(jiān) 國(guó)內(nèi)高性能模擬芯片設(shè)計(jì)企業(yè)市場(chǎng)總監(jiān) 國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的處理器芯片企業(yè)PMU設(shè)計(jì)部總監(jiān) 國(guó)內(nèi)頭部車企研發(fā)人員 ? 除此之外，還有： ? 國(guó)內(nèi)知名投資機(jī)構(gòu)合伙人 國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的產(chǎn)投機(jī)構(gòu)投資經(jīng)理 國(guó)內(nèi)功率器件企業(yè)CEO 全球知名的研究機(jī)構(gòu)半導(dǎo)體分析師 ?

? 2. 都討論了啥？ ? 超充與換電方案孰優(yōu)孰劣？

“瑞典交通管理局去年披露過(guò)一組數(shù)據(jù)，在中國(guó)建造一座換電站的平均成本是77萬(wàn)美元，折合人民幣約500萬(wàn)。而建造一座800V超充站的平均成本是30萬(wàn)美元左右，按200萬(wàn)元來(lái)計(jì)算，換電站成本較超充站高2.5倍。所以如果以成本考量，超充站有一定的發(fā)展空間?！?? “未來(lái)800V快充網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)開(kāi)后，它在補(bǔ)能效率上基本和換電接近。其實(shí)換電車型在設(shè)計(jì)之初就得考慮所有細(xì)節(jié)，但只是選擇充電方式的話，只需要在充電模塊、電池和充電樁之間匹配就可以?！??

800V系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生了哪些變化？

“整個(gè)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電壓從400V提升到800V，電路中的功率器件平臺(tái)都需要升級(jí)，包括電池、電機(jī)、電控、電氣絕緣系統(tǒng)、OBC等，同時(shí)一些零部件如電容、電感、繼電器等也需要升級(jí)。其中，受影響最大的還是IGBT，可能需要升級(jí)到碳化硅器件。”

“在450V電壓下，整個(gè)IGBT模塊的耐壓值大約是650V，但電壓提高至800V時(shí)，耐壓值需要達(dá)到1200V，所以整個(gè)模塊也得更換。電壓提高的同時(shí)，元器件壽命也將下降，所以需要選擇擁有更高耐壓值的元器件，變化最大的是熔斷器，其次是電感，然后是電容，最后是繼電器。” ? 碳化硅的優(yōu)勢(shì)在哪里？ ? “對(duì)比硅基IGBT，碳化硅器件轉(zhuǎn)換效率高5%-8%左右，對(duì)應(yīng)續(xù)航里程提升5%-10%。此外，使用碳化硅器件的模組體積和重量會(huì)下降30%左右。在充電效率方面，使用碳化硅器件的800V高壓平臺(tái)只需要20分鐘即可充滿80%的電量?！?/p>

? “使用碳化硅器件來(lái)替代硅基器件，單車成本大概增加200美元左右，但綜合其性能優(yōu)勢(shì)還是非常具有性價(jià)比。目前，整個(gè)碳化硅是供不應(yīng)求的狀態(tài)，產(chǎn)能近乎滿載。今年我國(guó)使用碳化硅器件的車輛大約在40萬(wàn)，預(yù)計(jì)今年整體滲透率在7%左右。未來(lái)3年，碳化硅在電動(dòng)汽車上的滲透率將達(dá)到50%-60%左右?！?? 碳化硅在高壓快充領(lǐng)域的應(yīng)用如何？ ? “現(xiàn)在使用硅基IGBT的雙電機(jī)成本控制在4000元左右，而使用碳化硅器件僅單電機(jī)的成本就在4000元左右，成本上可以說(shuō)還是有挺大的差距，因此使用碳化硅器件的車型一般都集中在30萬(wàn)元以上價(jià)格區(qū)間。我們預(yù)計(jì)將來(lái)20萬(wàn)元-30萬(wàn)元區(qū)間的車型也會(huì)使用碳化硅器件，并且不僅是800V高壓平臺(tái)，400V電氣系統(tǒng)同樣也會(huì)使用碳化硅器件。”

? “OBC、主驅(qū)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、DC/DC這四個(gè)方向會(huì)迎來(lái)大變革，硅基IGBT將逐步被碳化硅替代。”

“國(guó)內(nèi)主機(jī)廠應(yīng)當(dāng)從高端車輛開(kāi)始進(jìn)行高壓快充試點(diǎn)，來(lái)滿足用戶體驗(yàn)并進(jìn)行逐步發(fā)展。通過(guò)碳化硅以及相關(guān)體系的逐步完善實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破，特別是良率和成本上的突破，才能推動(dòng)高壓化的全面滲透。”

碳化硅MOSFET成本什么時(shí)候能下降？

“從全生命周期的角度來(lái)看，碳化硅的應(yīng)用具有較高的性價(jià)比，單價(jià)成本雖然會(huì)上升，但系統(tǒng)成本將會(huì)大幅下降，但短期內(nèi)的成本提升也不能忽略。可以先從25萬(wàn)以上的車開(kāi)始滲透，以它們?yōu)轭I(lǐng)頭，后續(xù)其他車企慢慢跟上，增加碳化硅的滲透率，實(shí)現(xiàn)成本的降低。”

? 國(guó)內(nèi)碳化硅功率器件廠商有機(jī)會(huì)嗎？

“碳化硅在高壓快充領(lǐng)域的應(yīng)用上，歐洲發(fā)展比中國(guó)要快得多。無(wú)論是落地還是產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先國(guó)內(nèi)?！?? “國(guó)外在這條路上走的還是很扎實(shí)的，用產(chǎn)品來(lái)規(guī)劃推出節(jié)點(diǎn)和計(jì)劃，反觀國(guó)內(nèi)一些企業(yè)為了在資本市場(chǎng)炒一炒熱度，并沒(méi)有很實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)品推出。” ? “整個(gè)電動(dòng)汽車高壓化是比較明確的趨勢(shì)，當(dāng)然這是一個(gè)逐步推進(jìn)的過(guò)程。一些頭部造車新勢(shì)力為了追求品牌效應(yīng)，能夠更好滿足客戶需求和體驗(yàn)，會(huì)選擇首先應(yīng)用新技術(shù)。對(duì)于傳統(tǒng)主機(jī)廠而言，800V高壓平臺(tái)主要應(yīng)用在高端車型上，低端車型還是以400V電壓為主?！?? “整個(gè)產(chǎn)業(yè)體系要逐步完善，技術(shù)要不斷突破，特別是在良率上有比較大的突破的話，碳化硅在下游終端的滲透率會(huì)越來(lái)越高。反之，不排除為了滿足高壓化的趨勢(shì)會(huì)選擇其他技術(shù)路徑。因?yàn)闈M足客戶體驗(yàn)的目標(biāo)是不會(huì)變的，但在實(shí)現(xiàn)路徑上還是有其他選擇。” ? “國(guó)內(nèi)廠商起步較早，并且一些企業(yè)擁有一個(gè)垂直產(chǎn)業(yè)鏈，包含襯底、外延、封裝等。但目前碳化硅在OBC上仍是推廣的階段，一些企業(yè)選擇購(gòu)買海外成熟的襯底及外延來(lái)制造碳化硅模組?，F(xiàn)在一些企業(yè)已經(jīng)制作出了樣件，許多車企也開(kāi)始采用國(guó)產(chǎn)芯片?！?? ?

編輯：黃飛