图表新能源车全球普及加速，碳化硅产业落地迎机遇

目录

新能源车全球普及加速碳化硅产业落地迎机遇. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

欧洲 碳排放标准倒逼新能源车对传统燃油车进行替代. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

美国 民主党上台或将推动电动车产业链加速升级 促使其重回汽车产业链领导地位. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

中国 电动汽车是我国实现汽车产业弯道超车、保障能源安全的必然选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

各国功率密度标准持续提升 碳化硅器件对硅基器件形成替代在即. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

性能优势助推碳化硅器件快速发展规模普及即将到来. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

SiC提升电能转换效率 增加续航里程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

SiC助力新能源车实现轻量化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

快充使得整车电平提高 IGBT工作电压恐难满足需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

成本经济性问题有望在未来解决 车用SiC需求有望迎来快速成长期. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

小器件大市场 中国车用SiC将迎高速成长. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

我们测算 2021年国内 SiC器件/模块市场规模为10亿元/24亿元 2025年有望达到62亿元/78亿元

年复合增速达58%/35%迎来高速增长期. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

SiC衬底及外延合计价值量占比超60% 在产业链中地位至关重要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

国产厂商全面布局导电型机高纯半绝缘两类衬底 正努力追赶与海外差距. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

2025年导电型衬底片国内需求将达到113万片 国内厂商现有规划产能仍然不足. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

建议关注上市公司. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

上游 长晶设备、 衬底及外延. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

中下游 外延、器件、测试设备. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

图表

图表1 欧盟乘用车历史C02排放量及未来目标. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

图表2 燃油车及新能源车的C02排放量相差较大. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

图表3 美国汽车业产值及占GDP比重. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

图表4 《清洁能源革命和环境计划》梳理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

图表5 汽车新车零售额及就业岗位占比. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

图表6 中国高校毕业生人数及其同比. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

图表7 我国石油及天然气的对外依存度远高于煤炭. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

图表8:美国能源部旗下U.S. Drive对未来电机电控效率、 功率密度等指标提出了严苛指引. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

图表9:硅基器件已经无法满足未来功率密度需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

图表10: SiC的材料特性有助于降低器件导通和开关损耗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

图表11: SiC器件的损耗相比Si基器件降低80%以上. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

图表12: SiC的器件特性有助于电动车实现轻量化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

图表13 快充功率要求400V转变为800V充电电压. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

图表14 400V提升至800V的电车重量 100kWh电池. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

图表15 SiC晶体获得的难度要远大于Si单晶. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

图表16:新能源车平价目标下电池成本测算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

图表17:主流型号Si- IG BT及SiC-MOSFET对比 截至2019年底. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

图表18: SiC的成本经济性测算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

图表19:新能源车中 SiC可以在多处形成对Si基器件的替代. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

图表20: SiC成本下降情况预测. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

图表21: SiC与Si材料特性及适用场景比较. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

图表22: 中国新能源车用SiC模块及器件市场测算表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

图表23: Si晶圆价值量拆分以65/55nm 12寸晶圆为例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

图表24: SiC晶圆价值量拆分以6寸晶圆为例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

图表25: SiC衬底相比Si抛光片有更好的投入产出比 2019. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

图表26: 中国新能源车用SiC衬底及外延市场. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

图表27:半绝缘及导电型SiC衬底对比. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

图表28: SiC衬底市场份额 1H20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

图表29: 中国SiC衬底企业奋力追赶与海外差距. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

图表30:我们预计2025年新能源车及周边应用对SiC衬底产能需求达113万片6寸等效. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

图表31: 中国本土企业SiC衬底片产能规划. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

图表32: 中国SiC产业链全景图 图中企业排名不分先后. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

图表33 露笑科技碳化硅衬底及外延片产能扩张计划. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

图表34 露笑科技碳化硅衬底及外延片的主要客户及潜在客户 截至2020年9月. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

图表35: 中国新能源商用车SiC模块市场空间预测. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

图表36:可比公司估值表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

新能源车全球普及加速碳化硅产业落地迎机遇

欧洲碳排放标准倒逼新能源车对传统燃油车进行替代

欧洲推出碳中和时间表。 “欧洲议会20”19年11月宣布欧洲进入“气候紧急状态”欧盟委员会在2019年12月启动了 绿色新政将2030年减排目标提升至50-55%并确定了2050年实现碳中和碳排放要求日趋严格。

欧洲自2009年以来多次制定碳排放标准现行的碳排放标准要求2021年生产的乘用车碳

年的基础上 2025年的碳排放量减少15% 到2030年减一少37.5分别降至81g/km及59g/km。 2019年欧盟确定2050年实现碳中和的目标将进 步推动更加严格的减排目标正在推动2030年碳排放在2021年的基础上减少60%的标准制定。

在日益严格的碳排放标准下新能源汽车替代传燃油车成为必然趋势。 燃油车的发动机难以进行本质革新 减排空间有限新车平均碳排放量在2015年下降至119.5g/km后 2019年反而上升至122.4g/km。要达到上述95g/km 的碳排放标准 只能大力发展新能源汽车 提

资料来源大众集团官网 中金公司研究部美国 民主党上台或将推动电动车产业链加速升级促使其重回汽车产业链领导地位

年美国实现碳中和 实现100%的清洁能源经济。具体措施包括 恢复电动车全额 7,500美金的税金抵免 取消目前的企业补贴20万辆的销量上限 加快新能源车推广 并计划于2030 年前在高速公路区域建设超过50 万个充电桩等。我们认为民主党在新能源领域的转向有望提升美国对于新能源车的政策支持 助推新能源车产业链加速升级。

特斯拉等头部一企业有望助力美国重夺电动汽车制造业的制高点。 汽车产业作为美国传统制造业的代表之 二战以后却从辉煌走向衰落我们认为主要是其经受了两次冲击 1 20世纪70年代起全球石油危机使精细化制造的日本汽车市占率迅速提升 以及2 2010年后德国品牌在中国市场的崛起。根据美国商务部统计 美国汽车行业产值占 GDP 的比重由 1978年的1.9%降至2018年的0.8%。我们认为 由于汽车制造业产业链条长、上下游相关行业丰富 汽车产业对GDP 的贡献远大于增加值本一身 行业地位尤为重要。我们认为拜登政府的新能源政策将成为美国电动汽车市场发展的 大推动力 有助于使其在特斯拉等电动汽车头部企业的倾力配合下 保持美国高端制造领域的优势地位。

图表3美国汽车业产值及占GDP比重

917 981 91 00 201 20 2030 204 205 206 207 080 090 201 201 201 2031 2014 2015 2016 2017 2081 2091

美国汽车产业产值bn dol la r 美国汽车产业产值占GDP比重右轴

2 https://joebiden com/cl imate-plan/

图表4 《清洁能源革命和环境计划》梳理

目标

确保美国实现100%的清洁能源经济 并在2050年前实现碳中和

计划

对新增的和现有的石油、天然气运营项目要求严格的甲烷污染限值

使用联邦政府的采购系统每年花费5000亿美元来实现能源100%的清洁和车辆零排放

通过维护和实施现有的《清洁空气法》并制定更加严格的燃油排放标准以减少运输中的温室气体排放确保100%新销售的轻型/中型车辆实现电动化 对重型车辆进行较大改进升级

将未来的液体燃料加倍 建造首批生物燃料工厂运用新解决方案减少飞机、远洋船舶等排放 同时创造更多就业机会

加快电动车的推广 目标在2030年底之前建设超过50万个新增公共充电站并将恢复全额电动车税收抵免鼓励购买新能源车并制定更加严格燃油排放新标准

中国 电动汽车是我国实现汽车产业弯道超车、保障能源安全的必然选择

汽车工业电动化为我国从汽车产业弯道超车提供契机。工信部在《电动汽车安全指南2019版》中指出 汽车行业正在经历百年未有之大变局 电驱动相关技术、人工智能技术和互联网技术的快速发展为汽车产业的转型升级提供了强大的技术支撑 电动化、 智能化、 网联化是汽车产业转型重要的发展方向。 对于传统燃油车 中国虽然拥有庞大的汽车供应体系 但关键零部件技术缺失 发动机、 变速箱等设备依赖海外厂商进口 我们认为以电动汽车为突破口能够推进我国汽车产业转型升级 有望实现汽车产业发展的弯道超车。

总额比重均维持在10%以上 2019年汽车新车零售从业人员达到120.92万 占城镇就业人数的 10%。 同时 由于汽车行业具备高度综合性 产业链涉及国家工业的各个方面 上游包括发动机系配件、 制动系配件等汽车零部件生产销售 涵盖了冶金、橡胶、 玻璃、化工等重要的制造业部门 中游包括整车集成制造及销售 下游辐射汽车后维修保养、 出行服务等诸多市场。发展汽车产业能够直接及间接地拉动经济增加 提供就业岗位。中国具备市场空间较大、 “工程师红利”等优势 同时政策落地推动电动汽车发展。 由于我国庞大的人口基数及消费升级趋势 电动汽车市场空间较大 根据中金公司研究部预测2025年我国电动汽车的出货量将达到669万辆 占全球新能源汽车销量47% 2021年至2025年年复合增长率达到35%。 同时 中国每年高校毕业生人数持续增长“ 根据教育部”的数据 2020年高校毕业生人数达到874万人为中国发展电动汽车提供了 工程师红利 向产业微笑曲线的两端延伸。在政府政策的推动下新能源汽车产业的快速发展成为可能根据国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划2021-2035年》 到2025年我国新能源汽车新车销售量占新车总销量的20%左右 并完善双积分制度以补充财政补贴。

图表5汽车新车零售额及就业岗位占比 图表6 中国高校毕业生人数及其同比

汽车新车零售从业人数占城镇就业人员比重 毕业人数 同比(右轴)

资料来源 国家统计局 中金公司研究部 资料来源 中国教育部 中金公司研究部

油对外依存度超过 70% 远超能源安全的要求。 目前全球石油分配格局基本固定 且国际形势复杂 我国在自身石油生产无法满足需求的情况下 通过石油贸易和海外份额的方式获取石油资源的压力越来越大。

电动汽车对降低石油依存度缓解国内石油消耗至关重要。 根据自然保护协会数据 2017年中国道路交通消耗的石油约占石油消费总量48% 我们认为 减少汽车石油消耗能够降低我国的石油依存度一。若采用天然气能源我国天然气储量同样较低根据海关总署数据2018年中国是全球第 大天然气进口国 2019年对外依存度达到43%难以支撑汽车的能源需求。而相比之下 我国煤炭储量较大 能够实现电力的自给自足 同时还能够通过核能、太阳能、风能等方式增加电力供给 电动汽车成为解决能源安全问题的必然选择。图表7我国石油及天然气的对外依存度远高于煤炭

8 数量 依存度 80%

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

石油生产量亿吨 石油进口量亿吨 天然气产量千亿立方米

天然气进口量(千亿立方米) 煤生产量十亿吨 煤进口量十亿吨

石油依存度右轴 天然气依存度右轴 煤依存度右轴

3 http://energypeople com cn/n/2014/0108/c71661-24060867html

各国功率密度标准持续提升碳化硅器件对硅基器件形成替代在即

美国能源部旗下的组织U.S. Drive在2017年发布的《电气电子技术路线图》4中指出在2025年电控的功率密度需达到100kW/L 效率应大于98% 而电机的功率密度需达到50kW/L 效率应大于97%。根据我国工信部发布的《<中国制造2025>重点技术领域路线图 2018年版》在2025 年 自主电控产品应实现功率密度不低于25 kW/L。我们认为 这个标准制定的初衷是因为体积涉及到了汽车有效空间利用和乘客的体验。

图表8:美国能源部旗下U.S.Dri ve对未来电机电控效率、功率密度等指标提出了严苛指引

能极限。我们看到早期的主流混动车型中其逆变器功率密度基本在20kW/L 以下而采用了第三代化合物半导体SiC材料的逆变器 由于SiC具有效率高、尺寸更小和重量更低的优势 可以将功率密度大幅提升 我们认为其是Si材料未来的理想替代。

图表9:硅基器件已经无法满足未来功率密度需求

液冷Si逆变器 液冷SiC逆变器

2000 2004 2008 2012 2016 2020

4即2017/10发布的Electricaland ElectronicsTechnical TeamRoadmap:https://wwwene rgygov/sites/prod/fi les/2017/11/f39/EETT%20Roadmap%2010-27-17 pdf

性能优势助推碳化硅器件快速发展规模普及即将到来SiC提升电能转换效率增加续航里程

续航里程是电动车的一大痛点。 结合英飞凌的研究数据 我上们认为 SiC器件可以从导通/开关两个维度降低损耗 整体损耗相比 Si 基器件降低80%以  实现增加电动车续航里程的目的。

► SiC材料临界击穿电场高导通电阻低可降低器件的导通损耗。 由于SiC的禁带宽度3.3eV远高于Si  1.1eV 因此其漂移区宽度得到大大缩短、可实现的掺杂浓度也得到提高。在SiC MOSFET导通时 正向压降和损耗都小于Si-IGBT。根一据英飞凌研究当负载电流为15A 时 常温下SiC MOSFET的正向压降只有Si IGBT的 半 在175℃结温下 SiCMOSFET的正向压降约是Si IGBT的80%。

► SiC-MOSFET不存在拖尾电流载流子迁移率高降低器件开关损耗。 Si-IGBT模块中会集成快恢复二极管  FRD 在关断会存在反向恢复电流及拖尾电流 导致其一开关速度受到限制从而造成较大的关断损耗。而SiC-MOSFET属于单极器件更像 个刚性开关 不存在拖尾电流 且较高的载流子迁移率约Si的3倍也减少了开关时间 损耗因此得以降低。 根据英飞凌研究 在25℃结温下 SiC MOSFET 关断损耗大约是SiIGBT 的20% 在175℃的结温下 SiCMOSFET关断损耗仅有IGBT 的10%。图表10:Si C的材料特性有助于降低器件导通和开关损耗 图表11:Si C器件的损耗相比Si基器件降低80%以上

 S迁iC移的率载是流S子i的

3倍左右可 (系统损耗)

以提供更快的

载流子迁移率 开降低关速开度关损耗以

低开关损耗 Nominal operation(constantspeed)

Pulsecurrent mode(acceleration &breaking)

资料来源 中金公司研究部 资料来源英飞凌官网 中金公司研究部SiC助力新能源车实现轻量化

轻量化是整车厂的不懈追求。 我们认为 SiC器件具备高饱和速率、高电流密度、高热导率的特点 有利于新能源汽车零部件轻量化的实现。

► SiC材料具备更高的电流密度相同功率等级下封装尺寸更小。 SiC具备较高的载流子迁移率 能够提供较高的电流密度。在相同功率等级下 碳化硅功率模块的体积显著小于硅基模块 有助于提升系统的功率密度。 以 IPM 为例碳化硅功率模块体积可缩小至硅功率模块的2/3-1/3。

► SiC能够实现高频开关减少无源器件的体积和成本。 SiC材料的电子饱和速率是Si的

2倍有助于提升器件的工作频率此外如上文所述高临界击穿电场 10倍于Si 的特性使其能够将MOSFET带入高压领域 克服IGBT开关过程中的拖尾电流问题开关损耗低 提升实际应用中的开关频率 减少滤波器和无源器件如变压器、 电容、 电感等的使用 从而减少系统体系和重量。在实现相同电感电流的情况下 开关频率越高 可以适当降低电感值。

► SiC禁带宽且具有良好的热导率可以减小散热器的体积和成本。 由于SiC材料具有宽禁带宽度且热导率高的特点 更容易散热 器件可以在更一高的环境温度下工作—。—理论上 SiC 功率器件可在175℃结温下工作。主流电动汽车 般包含两套水冷系统 引擎冷却系统和电力电子设备的冷却系统冷却温度分别为105和70℃。如果采用SiC功率器件 可以使器件工作于较高的环境温度中 有望实现两套水冷系统合二为一 甚至采用风冷系统 减少散热器体积及成本。

图表12:Si C的器件特性有助于电动车实现轻量化

快充使得整车电平提高 IGBT工作电压恐难满足需求

上的快充 功率电动车必然会从400V系统转向 800V系统。同时达到相 同功率的情况下提升电压则可以相应降低电流 减少散热及导线横截面。根据 e-technology 的估算 以100kWh 的电池为例 从400V 电车系统提升为800V电车系统 由于电池散热减重及导线质量降低可以推动电池实现25 kg的重量降低 降低电车能耗 提升电车续航里程。