日前，华强电子产业研究所举办了一场【充电桩技术发展给半导体市场带来的机遇】的直播分享活动，活动中我们回顾了中国充电桩行业的发展历程，剖析了产业未来发展的核心驱动力，从技术角度深入解析了充电桩行业未来的发展趋势，并进而引出对上游元器件特别是功率器件的需求，对功率器件市场竞争格局，以及国内厂商在充电桩用功率器件市场的布局情况进行了分析。以下为活动部分内容节选，详情可查看直播视频回放（文末）并下载直播PPT，进一步了解行业发展趋势。
新能源车持续渗透带动充电需求高增，公共补能存在较大缺口受双碳政策与锂电池成本持续下降的影响，新能源汽车市场加速发展，中国更是领跑全球。2022年，我国新能源汽车产销连续8年保持全球第一。根据中国汽车工业协会数据显示，我国新能源车销量从2017年的77.70万辆增长至2022年的688.66万辆，CARG达54.71%；我国新能源车保有量也从2017年的153万辆增长至2022年的1310万辆，CARG达53.64%。目前我国新能源市场已进入全面市场化拓展期，新能源汽车渗透率呈现逐年增长的趋势，截至2022年，我国新能源汽车市场渗透率达25.6%。在“双碳”目标的指导下我国新能源车渗透率将进一步提升，2030年或升至80%。根据当前政策目标以及汽车消费市场空间，总体来看我国新能源汽车销量仍有成倍数的成长空间，新能源车保有量仍将持续增加。相比而言，作为新能源汽车配套基础设施的充电桩建设则相对滞后，2022年我国充电桩保有量（含公共充电桩和私人充电桩）合计只有521万台，车桩比为2.51：1。这距离工业和信息化部此前提出的“2025年实现车桩比2：1，2030年实现车桩比1：1”的目标仍有较大差距。此外，我国还存在明显的公共充电桩不足的结构性问题。我国公共桩保有量从2017年的21.4万台增长至2022年的179.7万台，CARG为53.05%；我国私人充电桩（随车配建）从2017年的23.18万台增长至2022年的341.20万台，CARG为71.23%。公共充电桩增速及总量均低于私人充电桩。截至2022年底，我国公共车桩比高达7.29：1。鉴于，目前我国仍存在较大的公共充电桩需求缺口，以及未来新能源汽车保有量将持续增长，我国充电桩市场面临繁荣的市场机遇。
按照输出电流类型的不同，充电桩可分为交流充电桩（慢充）和直流充电桩（快充）两种。交流充电桩需要通过车载充电机（OBC）来实现交流/直流的逆变和升压，受限于车内空间小，车载充电装置也不能太大，冷却系统比较难做，充电功率有限，一般为7-40kW，充电速度较慢，需要8-10个小时才能达到满电状态；而直流充电桩则不同，直流充电桩是将电网输入的交流电通过内置的整流器，直接转换成直流电给汽车电池充电，而且由于没有空间的限制，整流器的功率可以做得更大，充电效率更高，输出功率普遍在50kW以上，一般有80kW、160kW甚至更高，充电时间可缩短至20-90分钟。相比交流充电桩而言，直流充电桩充电效率更高。
充电是新能源汽车补能的主流方式，快速增长的新能源汽车市场加大了对充电桩的需求。与欧美国家不同，我国人口密集，且绝大部分是高层住宅，仅有40%左右家庭可以使用住宅停车场，可安装并使用充电桩的就更少，因此中国将更多地依赖公共充电桩。目前公共充电桩当中，交流充电桩仍占主流。截至2023年6月，我国公共充电桩中交流充电桩有124.0万台，占比57.7%；直流充电桩有90.8万台，占比42.3%。但直流充电桩充电速度更快，更加匹配电动汽车用户临时性、应急性的充电需求，未来有望提速发展。由于交流充电桩不涉及AC/DC转换，不需要变压器等电子元器件，内部结构相对简单，成本也比较低，单桩价格约2000-5000元。而直流充电桩功率大且多采用双枪充电，结构更加复杂。直流快充核心部件是AC/DC转化器、APFC和整流器等模块。同时由于需要双枪输出，其内部接触器、熔断器、控制电路等使用量都明显增加，成本大幅高于普通的交流慢充桩，单桩价格在3万元以上，随着充电功率的提升还会继续增长，最高可达十几万甚至二十几万。从交流慢充到直流快充，充电桩单桩价值量提升10倍以上。随着在公共充电领域直流充电桩逐渐替代交流充电桩，充电桩拥有更高的附加价值，在上游半导体层面则表现为更多更高价值的芯片、功率器件等。
补能焦虑是制约新能源车渗透率持续提升的关键因素之一，而快充技术是缓解补能焦虑的有效途径。根据《中国高压快充产业发展报告（2023-2025）》，当前电动汽车的主流充电倍率在1C-2C左右，普遍采用400V电压平台，充电功率在00kW左右，30%-80%SOC平均充电时长在30min及以上，与燃油车不到10min的加油时间相比差距较大。未来随着高倍率电芯材料的突破、800V高压零部件产业链的完善以及电池无模组结构带来冷却效率的提升，快充技术进一步从2C迭代到4C乃至更高倍率水平，30%-80%SOC充电时长有望压缩在10分钟以内。2022年6月，宁德时代发布新款4C倍率麒麟电池，并于今年一季度实现量产，此外，孚能科技、欣旺达、亿纬锂能等多个电池厂商也陆续发布各自的超充产品/方案，电动汽车补能有望步入4C+超级快充时代。而实现超快充的路径有大电流和高电压两种，相比较而言，高压快充更具效率。基于“充电时间（h）=电池充电电量（kWh）/充电功率（kW）”的原理，在充电电量一定的情况下，增大充电功率可以缩短充电时长，提升充电速率。而充电功率由电压和电流共同决定（功率（kW）=电压（V）×电流（A）），因此大功率充电可以通过增大电流和提高电压两种方式实现。由于增大电流会使得能量损失严重，转化效率低，且对热管理系统造成较大负担，因此高压大功率比大电流方案更具效率。目前，主流车企纷纷布局高压快充车型。广汽、小鹏、北汽、东风、长安等均已推出基于800V及以上高压平台的高端车，且快充性能可以达到“充电10min续航增加200km左右”。高压快充车型的加快增长和4C超充电池的密集发布，给充电桩市场带来技术升级及产品结构性改变的机会。根据华为测算，要实现5min以内快充，充电桩功率须向480kw演进。为应对广大用户日益高涨的快充需求，高压大功率快充已成为电动汽车的主流趋势。当前高压快充桩面临多重挑战，如充电模块在更高电压下的承受能力，在更大电流和更高开关频率下的散热能力和能量损耗问题，在恶劣条件下的安全和稳定性问题，以及来自建设规划与运营商等多方的成本控制要求等，这些都对充电桩的高效性和安全性提出了更高的要求，亟需采用更耐高压、耐高温、更安全的新型器件。
碳化硅对比传统硅材料优势突出，为充电桩发展带来新机遇目前在充电桩中，功率器件主要包括硅基MOSFET和IGBT两种，各自适用于不同的电压范围。而碳化硅作为第三代半导体材料优势突出，具有更大的禁带宽度（是硅的3倍）、更高的击穿电压（是硅的8-10倍）、更高的热导率（是硅的4-5倍）。相比传统的硅基器件，碳化硅器件具有耐高压、大电流、耐高温、导通损耗小、体积更小等众多优势。
在高压快充的趋势下，碳化硅器件的运用能有效满足充电桩设备目前亟需采用更耐高压、耐高温、更安全的新型器件的需求。从效率角度看，与传统硅基器件相比，碳化硅模块可以增加充电桩近30%的输出功率，并且减少损耗高达50%左右。同时，碳化硅器件的抗辐射特性还能够增强充电桩的稳定性。而从成本角度看，碳化硅能有效提高单位功率密度，减小模块体积并简化电路设计，对降低充电桩产品成本起到重要作用。
目前，在充电桩市场，SiC尚处于导入阶段，根据CASA测算，2018年碳化硅在直流充电桩的充电模块渗透率仅约10%，2021年17%，仍处低位。受上游材料制约，碳化硅器件的供应量受限且价格更高，可达硅基器件的3-5倍。随着技术革新和国产化推动碳化硅成本下降，两者之间价差正在缩小。随着成本的下降，预计到2025年中国充电桩行业的SiC渗透率有望达到35%。以盛弘股份、英杰电气、许继电气、科士达、英可瑞、易事特、优优绿能、华为为代表的众多充电桩制造企业、新能源车企及电力设备企业已将碳化硅运用到产品当中，率先发力的企业有望抢占市场先机。
直播PPT：【华强电子产业研究所：充电桩技术发展给半导体市场带来的机遇】，扫码即可获取。
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