（報告出品方/作者：開源證券，任浪）

1、“雙碳”背景驅動下，功率半導體產業蓬勃發展

2021 年 10 月 26 日，國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》，明確提出大力推廣 新能源汽車，逐步降低傳統燃油汽車在新車產銷和汽車保有量中的占比，到2030年，當年新增新能源、清潔能源動力的交通工具比例達到 40%左右。在這一長達40年的國家重大戰略里，基于功率半 導體的諸多電氣技術將在碳中和進程中起著不可替代的關鍵作用。功率半導體是電 子裝置電能轉換與電路控制的核心，本質上，是通過利用半導體的單向導電性實現 電源開關和電力轉換的功能。無論是水電、核電、火電還是光伏、風能，甚至各種 電池提供的化學電能，大部分均無法直接使用，需由功率半導體器件進行功率變換 以后才能供設備使用。

功率半導體將成為 21 世紀可再生能源和高效負載能源網絡 的關鍵驅動力。21 世紀的能源網絡，無論是太陽能、風能和儲能等可再生能源，還 是電動汽車和變頻電機等高效負載，都需要功率半導體來實現。隨著全球制定“碳 達峰、碳中和”目標，將帶來更多綠色能源發電、綠色汽車、充電樁、儲能等需求， 根據 Yole 預測，全球功率半導體器件市場有望從 2020 年 175 億美元增長至 2026 年 的 262 億美元，年均復合增長率為 6.9%。

2、碳化硅:功率半導體皇冠上的明珠

2.1、碳化硅物理特性優異，替代硅基功率半導體趨勢明確

碳化硅（SiC）是一種由硅（Si）和碳（C）構成的化合物半導體材料。在功率半導 體應用領域被認為是一種超越 Si 的材料。SiC 存在各種多型體（結晶多系），最適 合于制造功率器件的是 4H-SiC。SiC 的帶隙是 Si 的 3 倍，寬帶隙減少了熱激發載流 子的數量，導致自由電子減少，漏電流降低。此外，與傳統的 Si 器件相比，漏電流 小，而且在更大的溫度范圍內穩定。SiC 的擊穿場強比 Si 高 10 倍。功率電子開關 最重要的功能之一是保持高電壓。由于擊穿場強高，SiC 器件具有更薄的漂移層或 更高的摻雜濃度。

因此，與相同擊穿電壓的硅器件相比，具有更低的電阻，并直接 使產生的功率損耗更低。SiC 的飽和電子漂移速度是硅的 2 倍，這使得開關速度更 快。更快的開關具有更低的開關損耗，可以在更高的脈寬調制(PWM)頻率下工作。在一些電源轉換拓撲結構中，更高的 PWM 頻率允許使用更小、更輕和更便宜的無 源元件，這些元件往往是系統中體積較大和較昂貴的部分。SiC 的導熱性比硅高近 3 倍，功率損耗產生的熱量可以以較小的溫度變化從 SiC 中傳導出去，實現更好的 散熱，功率電子器件的散熱是系統設計的重要一環。SiC 器件的芯片面積更小，產 生的柵極電荷和電容也更小，可以實現更高的開關速度，降低開關損耗。

Si 材料中越是高耐壓器件，單位面積的導通電阻也越大，因此 600V 以上的電壓中 主要采用 IGBT。IGBT 通過電導率調制，向漂移層內注入作為少數載流子的空穴， 因此導通電阻比 MOSFET 還要小，但是同時由于少數載流子的積聚，在關斷時會 產生尾電流，從而造成極大的開關損耗。使用 SiC MOSFET 模塊，可以大幅減小 Si IGBT 的拖尾電流和 FRD 的反向恢復電流所產生的開關損耗，而且 MOSFET 原理上 不產生尾電流，所以用 SiC MOSFET 替代 Si IGBT 時，能夠明顯地減少開關損耗， 改善電源效率并且簡化散熱系統，實現散熱部件的小型化。另外，SiC MOSFET 能 夠在 IGBT 不能工作的高頻條件下驅動，通過工作頻率的高頻化從而也可以實現外 圍被動器件的小型化。

SiC 適合高功率和高頻率應用場景，如儲能、風電、光伏、軌道交通、新能源汽車 等行業。以新能源汽車應用場景為例，目前市售電動車所搭載的功率半導體多數為 硅基器件，采用 Si IGBT 技術的功率模塊仍在電動汽車應用中占主導地位。然而， 經過數十年的發展，硅基功率器件正在接近材料極限，要進一步提高其功率密度非 常困難。由于電動車電壓平臺正在從 400V 向 800V 以上的高電壓發展，相較于 Si IGBT，SiC MOSFET 憑借“耐高壓”、“耐高溫”、和“高頻”特點，在高壓系統中 有望快速替代 Si IGBT，從而大幅提高汽車性能并優化整車架構，使新能源汽車具 有更低的成本、更長的續航里程、更緊湊的空間設計以及更高的功率密度。

將碳化硅（SiC）器件應用于電力電子領域的提議最早誕生于 60 年代，然而，由于 SiC 襯底在制造方面存在一些困難，遲滯了 SiC 功率器件的發展。阻礙其大規模應 用的主要挑戰是成本問題，包括高品質材料的有限性、晶圓的制造成本、更大直徑 晶圓的制造問題、缺陷密度以及產量。但隨著技術迭代和 SiC 襯底和晶圓良率提升， 2018 年 Tesla 率先在其革命性的純電動汽車 Model 3 主驅中使用了由 ST 供應的 SiC MOSFET 芯片，每兩顆芯片封裝為 1 個 T-PAK 小模塊，并將 24 個小模塊并聯以提 升逆變器功率，由此拉開了 SiC 大規模量產使用的序幕。盡管單個碳化硅功率器件 比硅器件更昂貴（約為硅器件 2-3 倍），但使用碳化硅器件能夠節省系統成本，因為 需要更少的組件、更小的無源組件尺寸、更小的冷卻系統、相同里程范圍內的更小 的電池容量以及更少的設計開發工作量。

2.2、需求側：新能源汽車方興未艾，驅動SiC需求快速增長

根據乘聯會數據，2022 年 6 月我國新能源乘用車零售銷量 53.1 萬輛，同比增長 130.6%，當月滲透率 27.3%；2022H1 累計零售銷量 224.7 萬輛，同比增長 122.4%, 滲透率 24.3%。相較于 2021 年全年滲透率 14.8%，增長近 10%，已經提前實現 《2020-2035 新能源汽車產業發展規劃》中 2025 年新能源汽車滲透率達到 20%的愿 景。我國新能源乘用車需求已完成了由政策引導向市場驅動的轉變，隨著原油價格 高企、動力電池材料成本下降和汽車“缺芯”問題緩解，新能源汽車滲透率有望進 一步加速。根據波士頓咨詢預測，在 2030 年之前全球純電動汽車的銷量將超過所 有混合動力類型的汽車之和，全球電動車滲透率將達到 44%，而中國電動車滲透率 在 2030 年將達到 57%。新能源汽車行業方興未艾，推動了 SiC 產業鏈的快速發展。

受益于新能源汽車、光伏、軌道交通等下游景氣應用驅動，全球碳化硅功率器件市 場規模不斷擴大，根據 Yole 預測，2021-2027 年全球碳化硅功率器件市場規模有望 從 10.90 億美元增長到 62.97 億美元，保持年均 34%的復合增速。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 6.85 億美元增長至 2027 年 49.86 億美元，CAGR 為 39.2%，超過了整個 SiC 功率器件市場增速；車規級 SiC 器件占整個 SiC 器件市場的比例有望從 2021 年 62.84%提升至 2027 年 79.18%。車 規級應用占據近 80% SiC 市場規模，是因為相對于工業級市場和消費級市場，車規 級市場對于 SiC 器件成本更不敏感，通過使用 SiC 器件節省的系統成本（減少電池 成本、被動元器件等）會超過使用 SiC 器件增加的成本。

2.3、供給側：海外SiC龍頭競爭優勢明顯，國內企業加速追趕

2.3.1、SiC產業鏈與競爭格局：國際IDM廠商主導，國內新勢力成長迅速

SiC 產業鏈具有典型的半導體特征，主要包括了上游材料（襯底+外延）、中游器件 設計和晶圓制造、下游模塊封裝和應用等環節。根據產業調研測算，襯底、外延、 晶圓制造和模塊封裝各環節的價值量依次為 40%、15%、30%、15%。

上游襯底和外延材料環節：根據 Wolfspeed 數據，2021 年僅 Wolfspeed 和 II-VI 兩家美國廠商就占據全球 70%以上的襯底份額，而包括 ST、Rohm、Soitec 在 內的國際領先供應商均規劃從 6 寸襯底向 8 寸襯底升級。根據天岳先進公告， 其位于上海臨港的 SiC 襯底項目現已封頂，達產后將新增 6 英寸導電型 SiC 襯 底產能約 30 萬片/年，預計 2022Q3 實現首批量產。

晶圓制造環節：高溫離子注入、退火和減薄等工藝存在一定技術門檻和 knowhow。德國 X-FAB 和中國臺灣漢磊是全球主要的晶圓代工廠，國內派恩杰是 X-FAB 的客戶，而愛仕特、瀚薪科技等設計公司選擇在中國臺灣漢磊流片。根 據集邦資訊（Trendforce）預測，2025 年全球車規級 6 寸 SiC 晶圓需求為 169 萬片。根據泰科天潤、積塔、中車、BYD 半導體、芯粵能半導體官方數據，上 述企業均有規劃 6 寸 SiC 晶圓制造產能，預計到 2025 年僅前述 5 家企業的產能 就可以達到每年 60 萬片以上。而富士康通過收購進入 SiC 晶圓制造行業，預 計 2024 年年產 18 萬片 6 寸 SiC 晶圓。

模塊制造和系統應用環節：主驅模塊現階段主要有三種技術路徑，即 Infineon HPD 三相全橋方案、ST T-PAK 小模塊并聯方案以及半橋模塊方案。由于 SiC 的主要應用市場為車規級，該產業鏈環節的代表企業除了賽米控-丹佛斯、斯達 半導、比亞迪半導體等主流功率半導體企業外，還有較多國際 Tier1 企業，包 括采埃孚、緯湃（大陸）、博格華納（德爾福）、匯川技術等。

根據 Yole 數據，2021 年全球前 5 大 SiC 功率器件供應商全部為 IDM 垂直一體化企 業，并且在 SiC 全產業鏈各環節均有布局。STMicroelectronics 是全球領先的 SiC 芯 片供應商，擁有全球最大 SiC 晶圓制造產能，生產的 T-PAK 小模塊已在特斯拉 Model 3 中使用多年，ST 同時也是 BYD 的 SiC 芯片供應商，其收購的瑞典 Nostel 工廠在 2021 年發布了的 8 英寸 SiC 襯底的樣片。Infineon 在 IGBT 市場具有不可撼 動的優勢，HPD IGBT 主驅模塊全球銷量已超過 200 萬塊。其開發的 800V SiC 主驅 模塊可以沿用 HPD 的外形結構，實現最小成本的器件替代，已搭載現代 Ioniq5 車 型，2021 年銷量超過 5 萬臺以上。Onsemi 在 2021 年通過收購 SiC 襯底供應商 GT Advanced Technologies，也打通了從襯底到模塊的全產業鏈。

2022 年，onsemi 還成 為了 Tesla 繼 ST 后的第二家 SiC 芯片供應商，同時也是蔚來 ET7 和 ET5 的 SiC 模 塊供應商。Wolfspeed 6 寸 SiC 襯底產能占到全球 60%以上份額，在 2022 年 4 月其 8 英寸晶圓廠已正式啟動量產，是目前全球唯一的 8 英寸碳化硅襯底工廠， Wolfspeed 封裝的 SiC 模塊已獲得 Lucid air 車型的主驅定點。ROHM 在 2012 年收購 SiCrystal，同樣具備了襯底產能，成為全產業鏈參與者，目前是全球第 5 大 SiC 企 業，ROHM 制造的 SiC 芯片獲得了 Lucid air 車型的 OBC 訂單。此外，Bosch 作為 全球主要的汽車電子 Tier1，同樣布局了 SiC 晶圓制造，其芯片在 2021 年已經通過 了車規級認證，是 BYD 和芯聚能的 SiC 芯片供應商之一，在下游模塊封裝和應用 方面，Bosch 已投資深圳基本半導體，并且是聯合電子的股東，有較大可能會占據 全球 SiC 行業的領導地位。

2.3.2、SiC商業模式：IDM模式或優于Fabless

近年來，垂直分工經營模式在數字邏輯集成電路領域取得了快速的發展。但對于工藝特色化、定制化要求較高的半導體產品如功率半導體、模擬器件等而言， 其研發及生產是一項綜合性的技術活動，涉及到產品設計與工藝研發等多個環節相 結合，IDM 模式在研發與生產的綜合環節長期的積累會更為深厚，有利于技術的積 淀和產品群的形成，從而有助于形成更強的市場競爭力。另外，IDM 企業具有資源 的內部整合優勢，在 IDM 企業內部，從芯片設計到制造所需的時間較短，從而加 快了新產品面世的時間，同時也可以根據客戶需求進行高效的特色工藝定制。功率 半導體領域由于對設計與制造環節結合的要求更高，采取 IDM 模式更有利于設計 和制造工藝的積累，推出新產品速度也會更快，從而在市場上可以獲得更強的競爭 力。

車規級功率半導體面臨著復雜的使用環境和應用工況，主驅逆變器長期處于高震動、 高濕度、高溫度的工作環境，應用工況復雜多變，對功率器件的安全性、可靠性、 處理能力、使用壽命和裝配體積重量要求極高，主機廠對車規級半導體的要求通常 是零失效，同時也要降低自身能量消耗，以提高整車性能。車規級功率半導體采用 IDM 模式生產，能夠將設計與制造工藝、封裝工藝與系統級應用更緊密的結合， 形成技術閉環，提升產品性能及可靠性。此外，功率半導體定制化需求較高，不同 應用對功率、頻率和尺寸有不同的要求，需要針對不同客戶開發不同的定制化產品。對 IDM 企業而言，產品設計和生產工藝的開發是同步的，設計部門與制造部門的 有效協調，可以快速實現技術突破和創新，縮短新產品的研發周期，也有利于公司 積累制造經驗，形成技術壁壘。

2.3.3、國內主機廠深度參與SiC產業鏈布局，加快國產替代進程

據 CASA Research 統計，截至 2021 年 12 月 31 日，已通過交易所互動平臺或公告形 式披露公司涉及第三代半導體產業鏈業務的 A 股公司共有 73 家，從上市公司募投 項目看，上游材料是上市公司最為熱衷的環節，上市企業（含 IPO 過會）募資超過 100 億元集中于 SiC 材料環節，代表企業如晶盛機電、露笑科技、天岳先進、東尼電子等。而斯達半導、士蘭微等企業也通過二級市場定增，紛紛加碼碳化硅晶圓制 造環節，向 IDM 模式轉型。第三代半導體同樣受風險投資青睞，據 CASA Research 統計，2021 年有 60 家與第三代半導體有關的企業獲得了 80 筆風險投資，其中 43 筆披露的總金額合計約 139.76 億元。

2020 年我國第三代半導體領域融資 14 筆，披 露的融資額約為 15 億元，芯聚能、瞻芯電子、瀚薪科技、天科合達、瀚天天成、 泰科天潤、基本半導體、同光晶體等多家技術實力雄厚的企業獲得了寶貴的資金支 持。在國際龍頭企業加強戰略合作、產能綁定，競爭日趨白熱化背景下，國內企業 在投資擴產、加快技術創新和產品開發的同時，更加注重上下游合作以完善產業鏈 布局。國內主機廠為提高供應鏈的安全性，降低被“卡脖子”的風險，紛紛戰略投 資進入第三代半導體領域，如吉利與芯聚能半導體合資成立了芯粵能，布局 SiC 芯 片制造。長城汽車投資同光晶體，并通過孫公司蜂巢易創自建模塊制造產能。

理想 汽車與三安光電共同成立碳化硅芯片設計和封測企業。此外瞻芯電子獲得小鵬汽車 戰略融資，上汽集團、廣汽集團、小鵬汽車、寧德時代等車企參與了天岳先進的配 售。包括斯達半導、比亞迪半導體、廣東芯聚能半導體、深圳基本半導體等國內領 先的 IDM 企業已啟動主驅模塊的量產或取得定點函。

我們認為，車規級市場準入 門檻較高, 由于車規級半導體對可靠性、一致性、安全性、穩定性和耐久性要求較 高，進入主機廠供應鏈一般需要通過質量管理體系 IATF16949 認證、可靠性標準 AEC-Q 系列認證，并完成主機廠 A 樣、B 樣、C 樣，DV 和 PV 驗證，直到 SOP 階 段，通常需要 18-24 個月時間。由于整車廠復雜嚴苛的供應商審核體系，零配件供 應商一旦進入整車配套體系與整車廠建立合作關系后不會輕易變更。因此，現階段 已擁有主機廠戰略投資背書，或者獲得了主機廠相關 SiC 產品定點函的國內 IDM 模式 SiC 企業，具有先發優勢，有望在競爭中脫穎而出。

3、車規級SiC功率器件:主驅、OBC、充電樁最佳應用

新能源汽車是SiC功率器件的主要應用場景，在主驅逆變器、OBC、DC-DC 以及 直流充電樁模塊中，SiC MOSFET 有望對 Si IGBT 加速替代。相比于Si IGBT, SiC MOSFET 為主逆變器應用帶來了更高的逆變器效率、更小的系統尺寸、更低的系 統成本和更長的行駛里程。

車載充電器和 DC-DC 轉換器都是電源應用，碳化硅為 它們提供更高的開關頻率 FSW、更高的效率、雙向操作、更小的無源元件、更小 的系統尺寸和更低的系統成本。根據市場調研數據，SiC 主驅逆變器模塊、車載充 電器（OBC）、DC-DC 轉換器的單車價值量分別為 4000-5000 元，1500-2000 元， 800-1000 元，對應功率分別為 150-250KW, 6.6-22KW, 2.5-3KW。而集成了車載充 電機（OBC）和 DC/DC 變換器的車載電源二合一產品單車價值量約為 2000-2500 元。由于 DC-DC 轉換器與 OBC 集成化的趨勢明顯，且 DC-DC 轉換器功率較小，需要用到的 SiC 芯片量遠小于主驅和 OBC,因此本報告將不再對 DC-DC 轉換器單獨 進行討論。

3.1、SiC MOSFET助力800V高壓超充加速滲透

主機廠通過應用更高功率密度的 1200V SiC MOSFET 模塊，可以充分發揮 800V 高 壓平臺和 350KW 直流超充樁的優勢,大幅提高動力系統效率并加速大功率超充的普 及，解決新能源車主“里程焦慮”和“充電焦慮”的問題。根據電功公式 W=U*I*t， 在新能源汽車電池包容量 W 不變的前提下，如果想縮短充電時間 t，可以選擇提高 電壓 U 或者提高電流 I。當前主流的快充方案，主要有兩類：一類是 Tesla 代表的提 升電流方案，在使用 250KW 的 Tesla 超充樁時，在 400V 平臺下最大電流可達到 600A 以上，實現充電 5 分鐘行駛 120km。但根據焦耳定律，提高電流的同時也會 加大整車散熱需求，提高熱管理成本和難度。

另一類以保時捷 Taycan 為代表的提高 電壓方案（400V 平臺升級為 800V 平臺）。保時捷 Taycan 是全球首款量產 800V 車 型，發布于 2018 年，采用了 Hitachi 800V 主驅逆變器 IGBT 模塊，當使用 350KW 的超級充電樁時，可在 15 分鐘內將電量充至 80%，充電 4 分鐘可以補充 100km 續 航。相比于提升電流，高電壓帶來較低的電流，從而減少了線纜中的功率損耗以及 電池過熱問題，能更好地保持功率。它還能減輕重量，因為減小的線纜尺寸僅需更 少的銅，從而減少了所需的空間和重量。較小的線纜尺寸也有助于降低由昂貴的銅 線纜和連接器帶來的成本。

800V 高壓方案也是各大主機廠的主流選擇。目前業界已有至少 10 家車企（大眾 PPE 平臺、奔馳 EVA、現代 E-GMP、通用奧特能、小鵬、比亞迪 e 3.0 平臺、東風 嵐圖、吉利 SEA 浩瀚平臺、廣汽埃安、理想等）宣傳布局 800V 高壓平臺，從量產 時間來看，各大車企基于 800V 系統的新車將于 2022-2023 年陸續上市。其中小鵬 G9 是國內首款采用 800V 高壓 SiC 平臺的量產車型，將于 2022 年 9 月正式上市。小鵬還將鋪設中國首個量產 480kW 高壓超充樁，未來實現超充 5 分鐘，補能超過 200KM 的能力，從而讓 800V 高壓 SiC 平臺的補能效率充分釋放。

根據 IDTechEX 數據，當電池容量為 60kWh 時，使用 22kW 交流樁充滿電量需要 2.5 小時以上；而使用 120kW/250kW/350kW 直流樁時，充電時間將分別減少 2 小時 /2 小時 15 分鐘/2 小時 19 分鐘以上。800V 高壓平臺下 350kW 直流樁充電時間僅為 400V 平臺下 22kW 交流樁的 7%。

3.2、車規級SiC功率器件:主驅、OBC、充電樁的殺手級應用

3.2.1、SiC MOSFET在主驅逆變器中的應用：降低損耗和系統成本

主驅逆變器將電池中的直流電轉換為三相交流電輸送至電機，是電動汽車的心臟， 決定了駕駛行為和車輛的能源效率，也是 SiC 功率器件用量最大、價值最高的部分。碳化硅應用為主驅逆變器帶來了更高的逆變器效率、更小的系統尺寸、更低的系統 成本和更長的行駛里程。根據 Infineon 與 Daimler 在 2018 年的測試數據，在相同的 行駛條件和行駛里程情況下：在配備了 1200V SIC MOSFET 的 400V 系統中，逆變 器的能耗降低了 63%，從而在 WLTP 工況條件下節能 6.9%；在配備了 1200V SIC MOSFET 的 800 V 系統中，逆變器能耗降低 69%，整車能耗降低 7.6%。

碳化硅對 車輛能耗的降低仍被低估，因為沒有考慮電池系統重量減輕的影響。在系統成本方 面，盡管 SiC MOSFET逆變器是等效Si IGBT價格的2-3倍，然而，由于使用 SiC 后整車功耗降低，車輛系統效率提高，因此需要更少的電池容量。電池節省的成本 超過了碳化硅逆變器增加的成本，采用 800V 高壓 SiC 平臺的系統成本比400V Si IGBT平臺節省高達 6%。

目前已發布或量產搭載 SiC 主驅模塊的車型，大約在 18-24 個月之前就已經啟動了 設計和研發。過去一年宣布應用 SiC 主驅模塊的規劃車型，量產交付還需要 12-18 個月以上，因此 SiC 主驅大規模上車使用（800V 平臺）會在 2023 年之后。根據 IDTechEX 預測，全球新能源汽車 SiC 主驅滲透率將在 2025 年達到約 40%，2030 年達到 50%，與 Si IGBT 持平。跟據 CASA Research 調研數據，續航里程 500km 以上車型的電機控制器 SiC 滲透率到 2023 年將達到 100%；續航里程 400km-500km 新能源汽車車型電機控制器將在 2023 年左右開始使用 SiC 功率半導體，整體滲透 率在 40%左右；續航里程 400km 以下車型電機控制器將在 2025 年以后使用 SiC 功 率半導體，整體滲透率小于 10%。而 OBC/DCDC 的市場滲透進度要遠遠高于電控。

3.2.2、SiC MOSFET在OBC中的應用：系統成本降低約20%

車載充電機（OBC）是將交流充電樁輸出的交流電轉換為直流電輸送到動力電池包 中，充電功率范圍從 3.3kW 至 22KW，可支持雙向流動；DC-DC 轉換器可以將電 池中的 800V（400V）高壓轉換為 12V 低壓，輸送至低壓系統中，功率約為 3KW。應用碳化硅獲得更快的開關頻率 FSW、更高的效率、雙向操作、更小的無源元件、 更小的系統尺寸和更低的系統成本。在全系統采用 Si 與采用 SiC 的 22 kW 雙向 OBC 比較中，使用全 SiC 的系統損耗減少了 42%，功率密度增加了 51%，Si 系統 需要使用 24 個 IGBT 單管，而 SiC 系統只需要使用 16 個 SiC MOSFET 單管，功率 器件和柵極驅動的數量都減少 30%以上，開關頻率提高一倍以上。這降低了功率轉 換系統的組件尺寸、重量和成本，SiC 系統成本比 Si 系統成本低近 20%。

3.2.3、SiC MOSFET在直流充樁中的應用：高壓超充的必然選擇

直流快速充電機繞過安裝在電動汽車上的車載充電機（OBC），直接為電池組提供 快速直流充電。直流快速充電機由一級 AC-DC 和一級 DC-DC 組成。充電樁功率覆蓋 50KW-350KW，內部充電模塊從 15KW-60KW 不等。整車電壓平 臺由 400V 向 800V 升級，以及充電樁模塊可擴展化，共同推動了超級充電樁的發 展。車載充電機和充電樁都包含了兩個主要模塊：用于 AC/DC 轉換的主動式前端 (AFE)，以及 DC/DC 轉換器。AFE 從電網獲取單相或三相電力，然后輸出到直流母 線，再通過 DC/DC 模塊將其轉換為電動汽車電池快速充電所需的電壓。

直流充電樁通常采用 15-50 kW 的 AC-DC 和 DC-DC 電源模塊，并根據充電位置和 車輛類型進行擴展，以滿足更高或更低的功率需求。通過模塊的并聯堆疊組合可實 現 150 kW 快充樁以及 350 kW 超充樁的功率需求。以 25kW 充電樁模塊為例，需要 并聯 6 個模塊實現 150kW 充電樁功率，而 250kW 的充電樁需要并聯 10 個 25kW 功 率模塊。350kW 功率的超充樁，則可以使用 6 個 60kW 模塊并聯，由于 60kW 模塊 采用更高電壓器件、更先進的封裝和拓撲結構，可以有效減少芯片數量并降低系統 成本。根據 Wolfspeed 數據， 25kW 功率的充電樁模塊，大約需用到 16-20 個 1200V SiC MOSFET 單管。根據 Yole 預測，用于直流充電器的功率電子設備總市場價值 2025 年將增長至 2.25 億美元，2026 年將增長至 3.47 億美元。

根據 Yole 數據，預計到 2027 年，SiC 車規級市場規模有望達到 49.8 億美元，其中 主驅逆變器市場規模約為 44.1 億美元，約占據整個車規級市場 88.6%份額。國內 SiC 產業鏈參與者有望充分受益于國內自主品牌車企與造車新勢力崛起帶來的新能 源汽車供應鏈國產替代紅利，在高壓超充時代獲得更高市場份額。

4、投資分析及重點企業分析

4.1、投資分析

我們認為，憑借“耐高壓”、“耐高溫”和“高頻”等優越的物理特性，SiC MOSFET 有望在新能源汽車 800V 高壓超充時代快速替代 Si IGBT，在主驅逆變器、 充電樁、OBC 等應用場景中加速滲透，隨著各主機廠 800V 高壓平臺車型的陸續量 產，SiC 行業需求有望快速增長。根據 Yole 數據測算，車規級 SiC 功率器件市場空 間有望從 2021 年 6.85 億美元增長至 2027 年 49.8 億美元，CAGR 為 39.2%，超過了 整個 SiC 功率器件市場增速。

盡管海外廠商起步較早且處于領先位置，然而，由于 新能源汽車電動化進程加快以及國內自主品牌車企與造車新勢力加強供應鏈自主可 控的要求，車規級功率器件的進口替代趨勢正在形成，國內 SiC 產業鏈多家企業已 經在主驅、OBC、DC-DC 等車規級應用領域得到主機廠提供的產品驗證機會，并 順利取得定點函，進入量產階段，成功導入主機廠供應鏈。隨著研發和產品迭代， know-how 和量產經驗積累，國內 SiC 產業鏈企業有望進一步縮小與海外廠商差距， 占據更高的市場份額。

4.2、重點企業分析

4.2.1、天岳先進：全球半絕緣襯底龍頭，IPO發力車規級碳化硅襯底制造

公司 2021 年 12 月登陸上交所科創板，募集資金 20 億人民幣，是國內碳化硅第一股。公司募投項目—上海天岳碳化硅半導體材料項目 2022 年三季度實現一期項目 投產，正式向 SiC 車規級導電型襯底領域進軍。6 英寸導電型碳化硅襯底產品，新 簽長單銷售合同，未來 3 年（2023-2025 年）在手訂單金額為人民幣 13.93 億元，超 過過去三年（2019-2021 年）營業收入總和 11.87 億，彰顯公司導電型襯底優異產品 力和業務高成長性。

公司在 2020 年啟動了 8 英寸襯底的研發，憑借強大的研發實力和自主創新能力， 吸引了重磅產業投資者華為哈勃投資戰略入股，以及上汽、廣汽、小鵬、寧德時代、 中國建材等潛在的主機廠、Tier1 客戶和供應商參與戰略配售，隨著上海臨港 30 萬 片 6 寸導電型襯底募投項目順利推進，后續有望進一步加快推進與戰略投資者的合 作。2026 年臨港工廠達產后，我們預計 30 萬片 6 寸襯底產能可滿足超過 200 萬輛 以上新能源乘用車需求。在新能源汽車全球加速滲透和 SiC 襯底國產替代背景下， 天岳先進具有顯著的先發優勢。

4.2.2、斯達半導：自建Foundry轉型IDM，開啟SiC新增長曲線

公司 2021 年公司實現營收 17.1 億元，同比增長 77.2%；歸母凈利潤 4.0 億元，同比 增長 120.5%；毛利率 36.7%，凈利率 23.4%。2017-2021 年，營業收入和凈利潤 CAGR 分別為 31.2%和 49.9%，凈利潤增速超過營業收入增速；毛利率穩步提高， 從 30.6%上升到 36.7%，5 年平均 ROE 穩定在 20%以上。公司車規級 SiC 模塊已獲得國內外多家著名車企和 Tier1 客戶的項目定點，涵蓋乘 用車和商用車車型。2020 年宇通客車已搭載采用 Wolfspeed（Cree）SiC MOSFET 芯片并由斯達半導封裝制造的 800V 高壓逆變器模塊；2021 年新增多個使用全 SiC MOSFET 模塊的 800V 系統的主電機控制器定點；2022 年上半年，車規級 SiC 模塊 在新能源汽車行業已開始大批量裝車應用。

公司 2021 年投資 5 億元，新建年產 6 萬片 6 寸 SiC 芯片產線,項目目前已完成基建 封頂，預計 2024 年底投產。在滿產狀態下，6 萬片晶圓產能可配套約 42 萬個主驅 模塊，對應 15 億以上收入，預計可滿足 30-40 萬輛新能源汽車需求（存在雙電機以 上車型）。目前已發布的自主品牌新能源汽車搭載的 SiC 主驅逆變器仍然在使用海 外國際大廠的 SiC 芯片，國內 Fabless 或 Foundry 暫時還未量產應用于主驅逆變器模塊的SiC MOSFET 芯片。公司通過新建 SiC 晶圓項目，有望打破國外企業壟斷 SiC MOSFET主驅芯片的現狀，開啟國產替代新局面；此外，通過與模塊封裝產能協 同，公司將豐富自身產品線，提高車規級 SiC 模塊的產品競爭力以及供貨保障能力， 鞏固并提高公司的市場地位和綜合競爭力。公司新建 IDM 模式的 SiC 晶圓制造與 封測產線，有望再造一個斯達半導，提升長期增長空間。

4.2.3、英博爾：電驅動龍頭前瞻布局800V SiC電控，定增打開高速成長空間

公司成立于 2005 年，2017 年登陸創業板，創始人姜桂賓先生及聯合創始人李 紅雨先生博士均畢業于西安交大電氣工程專業，分別擁有 20 年和 15 年新能源驅動 系統、電源系統開發經驗。公司團隊積累了眾多前華為、艾默生等企業的行業專家 和高端人才，擁有豐富的新能源汽車核心零部件開發經驗。公司是國內少數具備新 能源汽車動力系統自主研發、全工藝生產能力的領先企業，可以為車企提供包括驅 動總成、電源總成以及驅動電機、電機控制器、充電機等動力域核心模塊產品。單 車配套產品價值量根據其功率及應用場景的不同，價格在 5000 元-8000 元不等，隨 著公司從 A00 級市場向 A 級車和 B 級車市場拓展，單車價值量也在有效提升。

公司大力推進電子元器件的國產替代進程，及時和車企溝通調整產品技術方案,市場 拓展順利。驅動三合一、電源三合一、電機產品已配套吉利、長安、長城、威馬、 合眾、小鵬等主機廠，涵蓋 A 級車和 B 級車。電源三合一產品收到越南 VINFAST 汽車定點，800V 高壓電源項目預計 2022 年取得國內自主品牌車企定點。公司前瞻 性布局了 SiC 相關技術，采用單管并聯技術方案的 SiC 電機控制器已向美國福特、 一汽紅旗、一汽大眾送樣，聯合開發推進順利。

新能源汽車動力系統核心零部件呈 現集成化、輕量化、智能化的發展趨勢，分立式零部件逐漸往總成類方向發展，在 電機控制器向高壓大功率發展的技術迭代過程中，公司具有明顯的先發優勢。公司 目前已開發出第三代“集成芯”總成產品，功率 160kW，功率密度達到 160kW/L， 融合了驅動總成與電源總成，基于扁線電機、SiC 800V 高壓系統，運用單管并聯技 術充分發揮 SiC 導通電阻小、開關速度快的特性，產品重量、體積、成本均低于目 前市場同功率等級產品 20%以上，實現了新能源汽車電機控制器功率密度和效率大 幅提升，拉開了與市場同功率等級產品的差距，在行業內已具備相當的競爭優勢。

公司 2019-2021 年營業收入為 3.18 億元、4.21 億元、9.76 億元，復合增長率為 75.04%。2021 年歸母凈利潤 4684.1 萬，同比增長 256.0%；2021 年主要產品電機控 制器、電驅總成、電源總成營收分別為 3.45 億、2.18 億、2.82 億，同比分別增長 44.5%、109.0%、321.1%。公司在手訂單充足，產能利用率較高，公司 2021 年定增 募集 9.76 億，其中 4.1 億投向珠海基地用于產能擴張，達產后珠海基地實現每年 30 萬臺套驅動總成及 30 萬臺套電源總成的生產能力，較現有產能增長 200%。全部募 投項目達產后，總成產品有望達到年產 100 萬臺套的能力，較現有產能大幅提升。

4.2.4、威邁斯（擬上市）：OBC出貨量國內第一，IPO擴產打造全球龍頭

威邁斯成立于 2005 年，憑借在電力電子領域的技術積累和市場經驗，逐步轉 型進入新能源汽車零部件領域，在全球市場具有一定的先發優勢、規模優勢和“彎 道超車”優勢。公司積累了豐富的客戶資源，形成了強大的技術平臺積累，具備豐 富的規模化、自動化生產管理經驗。創始人萬仁春暨主要管理團隊具有豐富的電力 電子產品及新能源汽車領域的相關行業經驗，主要管理團隊分別擁有華為電氣或艾 默生能源研發、銷售、供應鏈等核心崗位的工作經歷。經過十多年持續的研發投入 和技術創新，公司圍繞電力電子技術在新能源汽車領域的應用，在硬件開發、軟件 開發、產品結構和生產工藝等方面構建了系統性的電力電子產品共性技術體系和扎 實豐富的技術平臺，在自動化生產、產能規模以及質量管控等方面形成了較強的生 產制造優勢。

主要產品包括車載電源的車載充電機(OBC)、車載 DC/DC 變換器、車載電源集 成產品，800V 車載集成電源產品已獲得小鵬汽車、理想汽車、嵐圖汽車等客戶的 定點，在新能源汽車車載電源、電驅系統集成化程度越來越高的發展趨勢下，公司 積極向電驅系統領域進行拓展和產業布局，實現了電機控制器和電驅三合一總成產 品的量產出貨。公司始終堅持自主研發，經過多年的投入與積累，形成了較強的研 發創新能力。持續獲得小鵬汽車、理想汽車、合眾新能源、零跑汽車等造車新勢力 以及上汽集團、上汽通用、吉利汽車、奇瑞汽車、長安汽車、Stellantis 集團、雷諾、 通用汽車等多家境內外知名整車廠的定點項目。

公司在車載電源行業深耕多年，取得了領先的市場份額，積累了大量具有戰略 合作關系的整車廠客戶資源。根據 NE Times 數據，2020-2021 年期間，公司連續兩 年在中國乘用車車載充電機市場出貨量排名第一，市場份額分別為 17.3%和 20.9%。2019-2021 年，公司營業收入分別為 7.29 億、6.57 億、16.95 億，凈利潤分別為3413.8 萬、551.1 萬、7137.1 萬。營收、毛利率和凈利率水平均高于欣銳科技。隨 著業務規模的不斷擴大，公司 2019-2021 年產能利用率分別為 95.96%、72.46%和 95.34%，產能利用趨于飽和。公司已申報 IPO，計劃募集 13.3 億。其中 6.2 億擬擴 產，新增產能 120 萬臺/年，有利于加強公司的生產能力、研發能力，進一步鞏固公 司核心競爭力，維持和擴大領先優勢。

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