新能源汽車“黃金搭檔”：800V高壓平臺加速布局

當下，高壓快充成為國內外越來越多主流車企深度布局電動化的路線選擇。

在800V高壓平臺技術加持下應運而生的電動車型，因其能量轉化率高、充電效率高等特性，直接化解了“續駛短、充電慢”等電動汽車使用焦慮，被業內寄予厚望，并被視為是“平替”傳統燃油車的上佳技術路徑和解決方案。一時間，“800V”似乎已經不容反駁地成為新能源實力車型的競爭“標配”。

值得注意的是，車企在“800V競爭賽道”上的加速布局，將800V高壓快充技術逐漸推向了主流。與此同時，被譽為800V高壓平臺技術“黃金搭檔”的車規級碳化硅功率芯片產業也迎來了從規模增長到技術創新的風口。

“伴隨著新能源汽車在全球的快速增長，一方面，對于碳化硅的中、高功率車規級芯片，市場需求不斷放量;另一方面，全球碳化硅車規級芯片也面臨產能嚴重不足的問題，盡管國內企業已經在相關領域抓緊布局，但目前車規級碳化硅芯片的進口依賴度仍然較高。”有業內人士在采訪中向《中國汽車報》記者指出了一個不容忽視的問題：在潛力無限的風口面前，國內車規級碳化硅功率芯片亟需補齊“自主可控”短板。

800V高壓平臺漸成主流

“2022年是新能源汽車800V高壓平臺產品量產交付和逐漸普及的元年。”采訪中，不止一位受訪對象向記者表達了類似的觀點。似乎全行業，包括產業鏈上下游的參與者和相關方，對800V高壓平臺出奇一致地集體看好。

事實上，從去年到今年，國內外車企紛紛推出基于800V高壓平臺的量產車型，無疑為這樣的判斷提供了充分依據。

據記者粗略統計，早在幾年前，保時捷Taycan首推800V高壓電氣架構，搭載800V直流快充系統;進入2022年，一系列800V高壓平臺重磅新車紛紛量產交付或即將量產，其中包括小鵬G9、路特斯Eletre、奧迪e-tron GT、極星Plostar 5、現代Ioniq 5、起亞EV6、Lucid Air、阿維塔11、長城沙龍機甲龍、極狐阿爾法SHI版、特斯拉Cybertruck皮卡和Semi卡車等等。

除了推出車型之外，全線切換到800V高壓技術平臺也正成為更多主流車企在電動化競爭中不約而同的選擇。

比如大眾的SSP平臺，采用800V全新架構，并計劃于2026年投產;現代汽車發布的 E-GMP平臺,也標配800V系統，同時配套800V超高速充電基礎設施;基于“全面電動”戰略，奔馳推出全新模塊化MMA純電動平臺，支持800V超充系統、永磁同步電機、SiC功率電子器件、2速變速箱等多項技術;寶馬將在2025年啟動電氣化戰略第三階段，全新開發的NeueKlasse模塊化平臺屆時也將啟用，800V毫無意外地成為平臺標配。國內車企方面，目前包括東風嵐圖、吉利SEA浩瀚、比亞迪e-3.0、理想Shark和Whale、蔚來、零跑等企業的技術平臺，也都具備了800V的架構能力。

800V走紅背后的必然

從去年11月小鵬發布的量產車G9看，新車充電5分鐘可行駛200多公里，電驅動效率可達95%，整體系統效率接近90%;長城機甲龍充電10分鐘續駛里程可達401公里，充電15分鐘續駛里程可達545公里，峰值電流可達600A;比亞迪全新e平臺3.0可實現充電5分鐘續駛150公里的性能;嵐圖布局800V高壓快充，最高支持350kW超級快充，充電10分鐘行駛400公里;廣汽埃安發布的880V高電壓平臺，電量從30%充到80%僅需不到5分鐘……

由此看來，800V的“瞬間躥紅”并非偶然，它能完美地解決當下電動汽車在使用環節的核心痛點。

“通常情況下，里程焦慮是制約電動汽車市場持續增長的瓶頸之一。電動汽車用戶里程焦慮的核心實際上就兩點，第一，續駛里程短，第二，充電時間長。如何解決這兩個痛點?為了增加續駛里程一味地‘堆電池’，這種‘簡單粗暴’的方法顯然難以實現實質性突破，而高壓快充、超充能恰到好處地同時解決這兩個痛點。”在新能源汽車充電等領域有所布局的上汽恒旭資本執行董事王海鵬在接受本報記者采訪時說，“800V高壓技術平臺的普及和應用，不僅能夠提高單一車型的充電效率，有效緩解電動汽車用戶的里程焦慮和充電焦慮，從產品到充電基礎設施的全面技術升級，客觀上也帶動整個電動汽車領域全產業鏈進入到更高效、更高質量的競爭發展階段。”

國內電動汽車充電領域和儲能領域骨干企業深圳市永聯科技股份有限公司CTO李晨光也認為，800V高壓平臺技術最核心的就是解決電動汽車充電速度慢的問題，即便目前用戶選擇搭載800V高壓技術的產品將付出更高的購買成本，但從整個使用周期看，800V高壓技術的能耗效率更高，在效率和成本面前，更多的用戶愿意選擇付出相對高的成本享受用車的便捷高效。這就是順應市場和用戶需求的電動汽車消費升級。

800V黃金搭檔 碳化硅芯片需求暴增

在800V備受青睞的同時，另一位“主角”也從“幕后”逐漸走向“臺前”。這就是車規級碳化硅功率芯片。

如果說800V會是未來新能源汽車市場的主流，那么碳化硅猶如催化劑，可以將800V高壓平臺的優勢釋放得更加充分。800V與碳化硅的組合，也被業界譽為“平替”傳統燃油車的“黃金搭檔”。

據半導體分析機構Yole預測，鑒于全球新能源汽車產銷規模的持續快速增長，全球碳化硅功率器件市場規模也將不斷擴大，預計2021-2027年，全球碳化硅功率器件市場規模有望從10.90億美元“暴增”到62.97億美元。其中，車規級市場是碳化硅最主要的應用場景，市場空間有望從2021年的6.85 億美元增長至2027年的49.86 億美元，由此車規級碳化硅器件占整個碳化硅器件市場的比例有望從2021年的62.84%提升至2027年的79.18%。

“預計到2030年，全球汽車產業對車規級碳化硅芯片的需求量將迅速增加。”本土碳化硅芯片企業上海瀚薪科技相關負責人說。車規級碳化硅芯片可降低整車能量損耗，效率比普通材質提升3%-5%左右，相同續駛里程下，電池容量相對減少5%，從系統層面可降低成本達數百美元至數千美元不等。

“所以，盡管單獨看車規級碳化硅芯片的成本有所增加，但使用碳化硅器件節省的電池、被動元器件等系統成本，會超過增加的成本，同時使用效率和用戶體驗也有明顯的提升。”他指出，這也是未來車規級碳化硅芯片會在需求端持續高速增長的原因。

供給缺口大 碳化硅芯片話語權在美、歐、日

需求的日益旺盛，導致車規級碳化硅功率芯片存在很大的供給缺口。

據了解，目前全球碳化硅產業的話語權主要掌握在美國、歐洲以及日本等國家和地區。其中，美國的碳化硅產業產量占據全球70%~80%的份額。而歐洲的優勢則在于擁有碳化硅從襯底、外延、器件到應用等完整產業鏈的閉環生產能力。

長江證券研究報告顯示，目前全球有超4000億元汽車半導體存量市場，未來將持續穩健增長，中國市場約占全球總量的1/4以上，但當前中國汽車半導體市場被歐美和日本廠家高度壟斷，市場集中度高，前10家占68%以上的市場份額，中國汽車芯片供應幾乎完全依賴國外進口，供應鏈戰略風險巨大。

事實上，目前車規級碳化硅芯片的應用熱點聚焦在中高電壓碳化硅MOSFET，而國內碳化硅芯片企業大部分集中在中低壓、非車規領域。

不過近來，國內企業積極布局碳化硅芯片產業，從自主研發到生產制造，一些本土碳化硅芯片企業逐漸脫穎而出，試圖實現車規級碳化硅芯片的“自主可控”，補齊供給缺口。

前述上海瀚薪科技相關負責人表示，憑借多年努力，上海瀚薪科技在國內碳化硅芯片企業中率先實現了高電壓技術突破并達到車規級產品量產交付水平，其中中高電壓的1200V、1700V和3300V的車規級碳化硅MOSFET經多家國際主流車企2年以上的量產使用，成為領先進入國際一線車企供應鏈的中國本土碳化硅功率器件企業。

今年上半年，上海瀚薪科技在新能源汽車領域的車規級碳化硅MOSFET訂單已超過1200萬顆，這對于國產碳化硅芯片企業是一個里程碑式的突破。

“我們發現，車企對于碳化硅芯片有著巨大的需求并且增長很快。通過與多家主流整車企業持續溝通和交流，公司業務覆蓋了國際和國內多個主流汽車品牌。目前我們已在上海臨港建立了全球研發中心，配備國際化背景的資深研發團隊，大量研發測試設備也已陸續投入使用。”上海瀚薪科技相關負責人說，通過持續加大研發投入，迭代碳化硅功率芯片設計、工藝能力，公司將為市場提供更高性能新一代碳化硅功率芯片產品。

800V+碳化硅的升級之路需多方協同

在碳化硅芯片領域，縱觀國內車規級碳化硅芯片企業在自主創新和產業化方面的探索與成長，王海鵬認為，憑借多年的積極研發和努力，國內企業已經基本形成了相對完整的碳化硅產業鏈體系，并且在全產業鏈的部分關鍵節點上已經取得突破。比如在襯底、外延的研制，以及在模組領域的技術研發和制造水平都有了長足進步。

“盡管目前車規級碳化硅芯片的襯底仍然無法實現較大規模國產，一定程度上制約著當前國產車規級碳化硅芯片迅速上量。不過，近年來國內企業在碳化硅芯片襯底生產能力和水平層面，正在縮短與國外的差距。”他說。

據了解，目前上海瀚薪科技已與幾家國內頭部企業合作，推進碳化硅芯片襯底和外延的國產化，目前完成了驗證測試并開始國產襯底和外延的批量投產使用，預計年底實現產品供應。

雖然目前國產襯底和外延的良率相對低一些，但與進口襯底和外延相比成本有所降低，且從長遠看有較強的質量提升空間。

“隨著襯底和外延國產化規模的擴大、質量的提升，國內碳化硅芯片供應鏈將更加完善，對進口的依賴度也將隨之降低，一定程度上可以緩解供給缺口壓力。”上海瀚薪科技相關負責人說。

廣汽集團總經理馮興亞日前在2022泰達論壇上提出，充電基礎設施建設，在技術層面要有前瞻性，對800V高壓快充技術在各大廠商中的快速推廣，大功率充電樁的規劃建設已經明顯滯后。數據顯示，截止7月，公共領域大于60千瓦的高功率直流快充樁僅占43.4%，現有充電設施無法適應汽車充電技術發展的要求。建議企業和政府聯合攻堅，為新能源汽車用戶創造全球領先的使用場景。

毫無疑問，800V高壓平臺技術的普及需要碳化硅芯片企業、電池企業、整車企業、電網、充電設施企業等產業鏈上下游參與者的協同努力。