800V，5C，9 分 30 秒，400 公里。

這一連串的數(shù)據(jù)，是理想最新交出的成績單。用官方話說，基于 800V 高壓純電平臺和 5C 電池，純電車型可以實(shí)現(xiàn)峰值 500kW 以上的充電功率，充電 9 分 30 秒續(xù)航能夠達(dá)到 400 公里。整體用時(shí)較 2C 純電車型縮短了 50%。

(資料圖)

這樣的充電速度，恐怕手機(jī)廠商聽了也會沉默。曾憑借單一爆款車型 ONE 走天下的理想，先后推出了 L9，L8，L7 套娃系列，如今其正從增程殺向純電的市場。而最好的出場方式，便是拿出一套殺手锏。

或許可以這樣認(rèn)為，比小鵬 S4 超充技術(shù)來得更兇猛的，是理想口中的 "5G 補(bǔ)能時(shí)代 "。

圖片來源：理想汽車

碳化硅的高光時(shí)刻

我們在之前文章《凜冬至，800V+SiC 能帶來新能源汽車的春天嗎？》里提到過，新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的這幾年，新老問題不斷。比如，續(xù)航里程依然是讓新能源車主焦慮的主因，而補(bǔ)能效率猶如一道催化劑。較低的補(bǔ)能效率嚴(yán)重影響了電車的使用體驗(yàn)。

說到底，把大電池塞進(jìn)車終究不是最好的解決辦法。也因?yàn)檫@點(diǎn)，碳化硅成了這一領(lǐng)域明星般的存在。

2019 年，特斯拉 Model 3 率先將碳化硅功率模塊應(yīng)用在主逆變器中，自此碳化硅開啟 " 上車 " 之旅。同年，保時(shí)捷 Taycan 加入 800V SiC 的陣營。

到 2021 年，現(xiàn)代 IONIQ 5、起亞 EV6、捷尼賽思 GV60 都紛紛用上 800V SiC MOSFET。同時(shí)通用汽車的奧特能平臺宣布將使用碳化硅技術(shù)，美國 Lucid 旗下旗艦車型 Air 也被爆出將采用碳化硅功率模塊。

不難發(fā)現(xiàn)，碳化硅上車正在不斷提速。截至去年，小鵬、極狐、比亞迪等品牌也加入了這一陣營。轉(zhuǎn)眼來到 2023 年，仰望、理想相繼宣布進(jìn)入 800V 快充市場，再度引燃碳化硅市場的熱度。

其中，理想自研了 800V 高壓平臺和 5C 電池，仰望則推出了以四電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動為核心的動力系統(tǒng)——易四方平臺。據(jù)悉，易四方平臺全系車型標(biāo)配碳化硅電控，最高效率可達(dá) 99.5%。

圖片來源：比亞迪

不久后，將有更多的汽車品牌加入到 800V SiC 陣營。去年 10 月，捷豹路虎宣布，下一代電動車的逆變器將采用碳化硅器件，管理從電池到電機(jī)的電力傳輸。今年 1 月份，梅賽德斯 - 奔馳確認(rèn)，未來電動汽車將用上碳化硅器件。

毋庸置疑，這是碳化硅的高光時(shí)代，且當(dāng)之無愧。

從市場來看，SiC 功率器件的前兩大應(yīng)用包括電動汽車和再生能源領(lǐng)域，2022 年規(guī)模分別達(dá)到了 10.9 億美元、2.1 億美元，占整體 SiC 功率器件市場產(chǎn)值約 67.4% 和 13.1%。預(yù)計(jì)到 2025 年，車用 SiC 市場規(guī)模將增至 39.82 億美元 。

屆時(shí)，整個(gè)純電汽車的碳化硅市場，800V 高壓平臺的份額將突破 10%。

圖片來源：TrendForce

最大發(fā)展窗口在電車？

既然都是 800V，那用了碳化硅會有何不同？

簡單說，電池容量相同時(shí)，用碳化硅可以延長續(xù)航；或者以更小的電池，可以達(dá)到相同的續(xù)航里程，進(jìn)而降低系統(tǒng)成本。

在 "2023 碳化硅功率器件應(yīng)用及測試技術(shù)大會 " 上，毫厘機(jī)電拿出了一組對比數(shù)據(jù)。在峰值功率上，硅基 IGBT 模塊可以達(dá)到 560KW，而碳化硅則做到了 800KW；峰值效率上，IGBT 可以達(dá)到 98%，碳化硅則能達(dá)到 99.5%。

與此同時(shí)，在相同條件下，800V SiC 功率器件的開關(guān)和導(dǎo)通損耗都可以做到更低。比如，當(dāng)把器件的開關(guān)頻率從 10kHz 提高到 40kHz 時(shí)，碳化硅增加的損耗相對有限，而硅基 IGBT 的損耗可能會有接近 3 倍的增長，這會直接影響到功率器件的效率提升。

所以越來越多的車企從碳化硅入手，尋找增加續(xù)航的解決辦法。

圖片來源：匯川聯(lián)合動力

此外還有一點(diǎn)，功率器件往往面臨著一個(gè)高熱通量的問題。如果管理不當(dāng)，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)過熱，甚至影響到性能和可靠性。這也是為什么只要提到碳化硅，就要談熱阻的重要原因。

據(jù)芯聚能半導(dǎo)體透露，國內(nèi)及海外的碳化硅廠商能夠做到 90W/ ( mK ) 的導(dǎo)熱率，個(gè)別廠商已經(jīng)可以提供 130W/ ( mK ) 高導(dǎo)熱的基板。正如前文所言，隨著電動汽車滲透率不斷提高，碳化硅勢必將借著這股熱潮，繼續(xù)搶占市場份額。

截至目前，碳化硅在車載逆變器（電控）、DC-DC、車載充電器（OBC）以及充電樁等領(lǐng)域均有應(yīng)用。從電驅(qū)動的發(fā)展趨勢來看，高功率密度和高效率是核心指標(biāo)，其次為系統(tǒng)集成化、小型化、輕量化。

這其中，電控的增效，主要是靠碳化硅功率器件。

關(guān)乎效率更關(guān)于 " 詩和遠(yuǎn)方 "

既如此，特斯拉為什么放棄了？

特斯拉在 3 月舉辦的 " 投資者日 " 上宣布，其找到了一種可減少 75％碳化硅器件用量但又不會損害汽車性能和效率的辦法。簡言之，碳化硅很好，但終究價(jià)格太貴且很難擴(kuò)大供應(yīng)量。

圖片來源：特斯拉

因而不乏有分析指出，接下來，硅和碳化硅的混合模塊很可能會受到越來越多的采用。比如，在低端車型上使用硅基 IGBT；在高性價(jià)比的中端車型上，搭載 IGBT 和碳化硅的混合器件，達(dá)到既高效又低成本的要求；而高端車型上，則沿用碳化硅功率模塊來實(shí)現(xiàn)最佳的性能。

與此同時(shí)，混合器件的方案還可以兼容 400V、800V 平臺，從而針對市場需求進(jìn)行靈活配置。

安森美（onsemi）中國區(qū)汽車市場技術(shù)負(fù)責(zé)人吳桐認(rèn)為，（混合模塊方案中）單車碳化硅的價(jià)值量雖然有所降低，但會大幅度增加碳化硅的使用，未來 15 萬元以上的車型都有可能用上碳化硅。而 800V 的高壓系統(tǒng)基本上會 100% 采用碳化硅。

換句話說，硅基 IGBT 與碳化硅 MOSFET 大概率會長期共存。就像一個(gè)產(chǎn)品系列一樣，有不同的價(jià)格區(qū)間，有對應(yīng)的目標(biāo)市場和消費(fèi)群體。碳化硅的價(jià)格不會無限降低，但成本問題亟需解決。

按照無錫芯動半導(dǎo)體的預(yù)估，到 2025 年，400V 平臺的碳化硅器件成本會降至硅器件的 2.5～3 倍；在 2027 年，碳化硅器件價(jià)格將進(jìn)一步下降到硅器件的 2 倍左右。而 800V 碳化硅價(jià)格的下降比例要比 400V 平臺低，但整體上，價(jià)格差距會不斷縮小。

這注定是一場持久戰(zhàn)。

對電動汽車行業(yè)來說，碳化硅是個(gè)提升效率的好東西，它和 800V 是最佳的搭檔；放眼整個(gè)碳化硅行業(yè)，汽車市場又是一個(gè)絕對不能錯(cuò)過的風(fēng)口。甚至對碳化硅從業(yè)者來說，" 得汽車得天下 "。

因而在華大半導(dǎo)體戰(zhàn)略規(guī)劃部總經(jīng)理王輝看來，如果一家碳化硅企業(yè)沒有抓住汽車產(chǎn)業(yè)變革的爆發(fā)式窗口期，那么在碳化硅這個(gè)事上，就不一定能夠持續(xù)下去。所以這更像是一場國產(chǎn)功率器件的生存戰(zhàn)和超車賽。

寫在最后

今年以來，以 ChatGPT 為代表的 AI 大模型迅速崛起，算力缺口一度成為這個(gè)時(shí)代最緊張的代名詞。有業(yè)內(nèi)人士直言， " 云端服務(wù)器的能耗變得非常可怕 "。不是可觀，是可怕。也正因如此，在電源轉(zhuǎn)化效率方面，行業(yè)看到了碳化硅的需求?？梢赃@樣說，碳化硅不只是新能源汽車行業(yè)的加速器，其潛力仍等待被開發(fā)。

從更長遠(yuǎn)的方向上看，以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體被認(rèn)為是中國超車的絕佳機(jī)會。國內(nèi)的研發(fā)進(jìn)程和海外相比，沒有太大的差距，而從應(yīng)用端看，汽車產(chǎn)業(yè)的變革或許能夠創(chuàng)造出一個(gè)彎道超車的契機(jī)。

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