25萬級出現(xiàn)了兩款“卷上天”的800V整車，還都在今年上市。這就是小鵬G6和智己LS6。

發(fā)起狠的整車廠，已經(jīng)顧不上能不能收回本，當務之急是先把終端用戶搶到手里，市場先占起來。

這也引發(fā)我們的思考，800V電壓平臺的初衷是為了打破補能焦慮，最好是做到高壓系統(tǒng)全部提升到800V，有利于系統(tǒng)效率的提升和充電功率的最大化。這也就意味著高壓控制器正在經(jīng)歷一場急促卻又徹底的變革。如何在有限的成本空間和車輛布置空間里集成更多的功能，實現(xiàn)更高的效率，做足安全準備，是整個行業(yè)共同努力的方向。

智己LS6

800V的應用和技術發(fā)展存在較大空間

800V平臺對系統(tǒng)效率和充電功率影響有多大？我們用一些實際案例來展開說明。

系統(tǒng)效率方面，小鵬G6采用的第二代800V XPower電驅(qū)平臺，通過綜合運用超高功率密度SiC先進封裝技術、8層HairPin扁線及高效電磁方案等，使最高效率達97.5%，電驅(qū)系統(tǒng)綜合工況效率達92%，相比第一代的XPower系統(tǒng)效率提升了1.5%。而電驅(qū)系統(tǒng)綜合效率每提升1%，續(xù)航里程可提升2%，能夠使動力電池的電能得到更充分地利用。

電機控制器的發(fā)展方向有很大一部分是由功率器件決定的。以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代功率半導體技術是升級的主要方向，從技術發(fā)展來看，在新能源汽車中，碳化硅的應用明顯快于氮化鎵。相比硅基 IGBT，碳化硅MOSFET損耗更低，尤其是在800V高壓平臺中，能夠節(jié)省高頻模式下電能的損耗，增加純電里程。因此800V主驅(qū)控制器更傾向于使用碳化硅功率器件。即使在400V電壓平臺中，碳化硅節(jié)能的優(yōu)勢依然存在。目前碳化硅已經(jīng)廣泛應用于800V平臺的主驅(qū)控制器、空調(diào)壓縮機和OBC產(chǎn)品中。

充電功率方面，不少測評對比小鵬G9（800V）和小鵬P7（400V）的充電時間，在一臺120kW充電樁上，前者的最大充電功率和最大充電功率持續(xù)的時間均優(yōu)于后者。小鵬G9最高可沖到119kW的充電功率，僅需27分鐘就可以從30%充到80%。而小鵬P7耗時31分鐘僅充了39度電。結(jié)果顯示，800V的小鵬G6能盡量吃滿快充樁端的功率。當小鵬G6在自家鋪設的480kW超充樁上，效果更是驚人，充電功率最高能到280kW，平均在200kW以上。

實際上，除了智己LS6和小鵬G6，越來越多的整車將800V作為核心賣點。

目前，800V平臺是一個廣義上的概念，包含550V~930V區(qū)間內(nèi)的整車。小米的第一款車，MS11，根據(jù)網(wǎng)上泄露出來的圖片，其電池PACK電壓達到725.7V。路特斯ELETRE的額定電壓同樣超過700V，達到708V。小鵬G9、昊鉑GT、騰勢D9等額定電壓都超過了600V?？梢钥吹?，無論是老牌整車廠，還是造車新勢力，當前都瞄準800V整車展開產(chǎn)品推廣。800V已然成為未來重要的技術升級方向。

從技術水平來看，800V以及第三代功率半導體應用技術當前還處于早期階段，未來新技術的運用還擁有較大空間。

根據(jù)NE時代統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，當前400V電壓平臺是市場的主流，但800V增勢強勁。2022年800V整車的銷量接近2萬輛，2023年1~7月份已近7萬輛。

模擬芯片分量重，值得關注

提到高壓控制器，我們首先想到的芯片可能就是功率芯片——IGBT、碳化硅。功率芯片確實是近幾年的一大熱門話題。而高壓控制器應用的三類芯片還包含模擬芯片和MCU芯片，其中模擬芯片的應用種類和應用數(shù)量最多，價值量僅次于功率芯片。

模擬芯片產(chǎn)品種類多、用量大且應用領域豐富。以B級汽車為例，傳統(tǒng)燃油車型模擬芯片的用量約在160顆，電動車型則上升至400顆。C級電動車則超過了650顆。除汽車外，工業(yè)、能源、消費等領域也大量使用模擬芯片。

在新能源汽車高壓控制器中，模擬芯片的用量非常大。整體來看，模擬芯片可分為以下六類，包括驅(qū)動芯片、采用芯片、通訊芯片、數(shù)字隔離器、電流傳感器和電源模塊。根據(jù)主驅(qū)、空調(diào)壓縮機、OBC/DCDC、BMS和PTC需求估算，驅(qū)動芯片用量達到30個，采樣芯片用量達到10+，電流傳感器用量達到7+。而單個芯片的售價在3-6元人民幣不等，其價值總量遠超過MCU。

新能源汽車高壓控制器模擬芯片種類及用量 圖片來自于《2023中國新能源汽車高壓控制器芯片白皮書》

根據(jù) IC Insights 數(shù)據(jù)，汽車是通信行業(yè)外，模擬芯片的第二大應用市場。2022年汽車領域芯片需求將占到模擬芯片市場的24%左右。

根據(jù)電動汽車百人會論壇發(fā)布的數(shù)據(jù)信息顯示，2020年全球單車模擬芯片價值量約150美元。在智能化、電動化技術的推動下，到2027年，模擬芯片的價值量將達到單車300美元，年復合增長率超過10%。國產(chǎn)模擬芯片企業(yè)納芯微董事長王升楊同樣也對車載模擬芯片市場具有信心。

車規(guī)芯片第一股，納芯微

模擬芯片的用量多，單價卻比較低，這一特性決定了整個供應鏈內(nèi)的企業(yè)要提升客戶的粘性、產(chǎn)品的競爭性，僅僅布局一兩款產(chǎn)品是不夠的，需要極大程度地擴充芯片種類豐富度，有效降低客戶產(chǎn)品選型工作量。

可以看到，國外的英飛凌、ADI、TI、羅姆等、國內(nèi)的納芯微，都能夠提供極其豐富的產(chǎn)品種類。如納芯微在通訊接口、隔離芯片、放大器比較器、傳感器、電源管理、驅(qū)動芯片均有覆蓋，且今年新增功率器件產(chǎn)品，可以幫助客戶大量節(jié)省芯片選型的工作量。

全球主要芯片企業(yè)產(chǎn)品布局

納芯微，國內(nèi)汽車電子芯片領跑者，2022年整年汽車芯片出貨量超過1億顆，營收占比達到23%，到2023年上半年汽車電子業(yè)務占比增加到27%，構建了未來整個公司成長的核心方向。

相對來說，納芯微有三個方面表現(xiàn)得較為突出。

第一，數(shù)字隔離類產(chǎn)品在整個行業(yè)已經(jīng)處于領導者的地位，高低壓隔離產(chǎn)品市占比相當高。

第二，納芯微剛開始創(chuàng)業(yè)的時候即選擇了傳感器信號調(diào)理芯片作為切入口，已成為國內(nèi)品類完整的物聯(lián)網(wǎng)感知芯片提供商。

第三，近幾年，納芯微為人所廣泛認同的身份是，汽車芯片公司，更甚至被稱為“車規(guī)芯片第一股”。該企業(yè)早在2016年的時候就規(guī)劃了第一顆應用在汽車的產(chǎn)品，兩年后車規(guī)級芯片實現(xiàn)批量裝車。如今，納芯微在新能源汽車解決方案上可提供模擬芯片一站式解決方案。

納芯微主要布局在兩方面：一是圍繞汽車的電動化趨勢來做產(chǎn)品布局，主要集中在新能源汽車的三電和熱管理領域；二是圍繞汽車的智能化趨勢做產(chǎn)品布局，主要集中在智能座艙、自動駕駛、整車域控、智慧照明等領域。目前，在一輛高端的新能源汽車上，納芯微已經(jīng)量產(chǎn)的產(chǎn)品，大概可以實現(xiàn)超過400元的單車價值量。

系統(tǒng)級打造逼近國際巨頭的產(chǎn)品豐富度

從主機廠、Tier 1對集成化、域控化的探索和追求出發(fā)，對模擬芯片的供應商而言，就意味著需要從系統(tǒng)層面滿足客戶對車規(guī)級芯片的要求，并且升級對應的芯片產(chǎn)品，使之符合高壓控制器新技術的應用，建立持續(xù)的產(chǎn)品競爭力。

詳細來看，納芯微的產(chǎn)品和解決方案已然覆蓋車載主驅(qū)、OBC/DCDC、電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)等新能源汽車核心的高壓控制器，基本上是圍繞整個汽車電子電氣架構布局產(chǎn)品。

納芯微在汽車電動化和智能化方面的布局

在電驅(qū)動中，電機的控制是由電機控制器完成的。電機控制器由包括低壓控制單元和高壓驅(qū)動單元組成。低壓控制單元包括控制模塊（MCU）、CAN收發(fā)器、SBC/PMIC電源、柵極驅(qū)動、信號檢測模塊和供電電源模塊。高壓驅(qū)動單元主要由功率器件組成，如功率模塊或者單管器件。為保證高低壓安全，在低壓控制單元和高壓驅(qū)動單元之間需采用高低壓隔離器進行電壓隔離。納芯微能夠提供車載動力總成全套模擬芯片解決方案，如數(shù)字隔離器、隔離運放與電流磁傳感器解決方案、智能隔離驅(qū)動解決方案等。

在OBC/DCDC中，納芯微的產(chǎn)品布局同樣是圍繞汽車電子的架構展開的，如提供信號感知芯片，電流和電壓的采樣相關的傳感器、放大器，數(shù)字隔離器、對外的CAN/LIN接口等信號鏈相關的產(chǎn)品，以及路徑保護、高低邊開關等輔助的電源管理產(chǎn)品。還有新能源車充電槍內(nèi)會有一個電子鎖，會應用到電機驅(qū)動的芯片。

關于電流傳感器，納芯微提供一種芯片形態(tài)霍爾電流傳感器。這也符合傳感器小型化的趨勢。

另外，今年，納芯微發(fā)布了1200V系列SiC二極管產(chǎn)品，專為光伏、儲能、充電等工業(yè)場景而設計。此外，納芯微也在積極研發(fā)和驗證1200V SiC MOSFET產(chǎn)品，該產(chǎn)品將經(jīng)過全面的車規(guī)級驗證，以確保完全符合汽車級應用的要求。該功率器件的解決方案將使納芯微打進高壓控制器芯片價值量最高的功率芯片領域，進一步豐富納芯微的產(chǎn)品陣容，形成模擬芯片+功率芯片的綜合布局。

在電池管理方面，更多需要的是采樣芯片、隔離芯片、CAN收發(fā)器、絕緣檢測等。三電系統(tǒng)一般都涉及到高壓和低壓，因此為保障車輛的安全使用，新能源汽車便需要應用隔離技術。納芯微創(chuàng)新地使用了數(shù)字隔離器。數(shù)字隔離器具有體積小、高集成度的明顯優(yōu)勢，在新能源汽車高壓控制器中得到廣泛應用。數(shù)字隔離芯片又可以分為磁耦合和電容耦合。TI、納芯微均采用電容隔離技術。

在熱管理方面，如今新能源汽車會將熱管理系統(tǒng)作為核心賣點之一，當前在國內(nèi)主流的仍是分布式熱管理系統(tǒng)。熱管理核心部件包括電動空調(diào)壓縮機、PTC、閥體、HVAC、熱交換器等。電動空調(diào)壓縮機和PTC均是高壓部件，需考慮高低壓隔離問題，需要采用數(shù)字隔離器或者隔離驅(qū)動，以及電源管理芯片等。

熱管理系統(tǒng)需要使用水泵和水閥，用來平衡不同模塊和組件之間的溫度。針對熱管理系統(tǒng)，納芯微開發(fā)了系統(tǒng)解決方案，包括水泵電機驅(qū)動SoC、水閥反饋角度傳感器，以及BLDC電機換相磁開關。這里的驅(qū)動SoC作為單芯片集成的小電機驅(qū)動SoC，是納芯微具備差異化的地方。該公司考慮到電子膨脹閥內(nèi)的集成化應用需求，創(chuàng)造一種技術上的排列組合和產(chǎn)品革新。這種考慮順應了集成式熱管理技術的趨勢。

加上一些高低邊驅(qū)動、CAN/LIN總線、電流傳感器等，納芯微在熱管理系統(tǒng)上做到了把驅(qū)動、傳感器、隔離全面覆蓋的產(chǎn)品布局。

從動力系統(tǒng)、車載電源系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)等各個系統(tǒng)的應用來看，納芯微已經(jīng)全面滲透進去，從系統(tǒng)級滿足客戶的需求，打造了與國際巨頭勢均力敵的產(chǎn)品豐富度。

模擬芯片技術朝著哪些方向進步？

隨著新能源汽車電壓平臺的升級，電子電氣架構向中央集成邁進，高壓控制器隨著系統(tǒng)的需要對各類芯片提出功能安全、穩(wěn)定性、傳感器體積和深度集成等方面的升級要求。

第一，功能安全的等級要求向ASIL D升級。這時，為提升功能安全等級，電機控制器在硬件層面需滿足對應的功能安全要求，如控制器芯片采用異構多核的 MCU 芯片，傳感器方面采用安全功能更高的位置傳感器、多通道電流傳感器，以及集成驅(qū)動、保護、診斷功能的隔離柵極驅(qū)動芯片技術等。

第二，800V電壓平臺下將IGBT升級為碳化硅，對柵極驅(qū)動提出了新的挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)主要來源于兩方面，一是開關頻率大幅提升，一是開關特性不同。驅(qū)動芯片需滿足碳化硅功率半導體的驅(qū)動要求。在實際應用中，當前碳化硅應用由于處于比較早期階段，因此IGBT柵極驅(qū)動也需要兼容碳化硅，減少客戶的重復選型。

第三，傳感器小型化的要求，促使芯片形態(tài)的電流傳感器開始替代原開環(huán)霍爾傳感器。與模組形態(tài)電流傳感器相比，芯片形態(tài)電流傳感器體積大大降低，可實現(xiàn)靈活布置。因其體積小、靈活布置的優(yōu)勢，目前多用于包括OBC、DCDC等AC/DC轉(zhuǎn)換部件中，即自身通過電流較小的部件中。另外，由于電流流經(jīng)傳感器本身，芯片形態(tài)的霍爾電流傳感器除滿足采樣精度外，封裝結(jié)構還需滿足較強的耐壓能力。目前僅有包括邁來芯、納芯微、Allegro 在內(nèi)的少數(shù)企業(yè)可提供芯片形態(tài)的電流傳感器的方案，實際應用中各家產(chǎn)品形態(tài)有所不同。

電流傳感器類型

最后，集成式控制，尤其是隨著集成式熱管理技術的推進，為了更好的實現(xiàn)電子閥、電子泵部件的選型和平臺化，單芯片集成的小電機驅(qū)動SoC開始得到應用。該方案將原先的MCU、電源、MOS驅(qū)動、LIN通訊模塊等實現(xiàn)集成封裝，可以大大簡化外圍電路、減少外圍器件，實現(xiàn)接口、控制算法的標準化，降低系統(tǒng)成本，同時提升可靠性。隨著未來集成式熱管理模塊的定型，能同時控制多個小電機驅(qū)動的SoC產(chǎn)品需求被提出，進一步降低開發(fā)成本及產(chǎn)品成本。

隨著新能源汽車市場的跨越式發(fā)展，在追求效率同時兼顧成本的情況下，包括 800V 電壓平臺、高度集成的控制器技術、集中式的熱管理技術將快速被應用。技術的進步也帶動了供應格局的改變。納芯微等國內(nèi)企業(yè)乘著新能源東風，完成產(chǎn)品陣容的拓展、客戶的積累，并持續(xù)創(chuàng)造差異化的競爭力，相信在未來的競爭中能夠贏下芯片競爭的突圍之戰(zhàn)。

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