導(dǎo)讀：25萬(wàn)級(jí)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(dāng)務(wù)之急是先把終端用戶搶到手里，市場(chǎng)先占起來(lái)。
這也引發(fā)我們的思考，800V電壓平臺(tái)的初衷是為了打破補(bǔ)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)更高的效率，做足安全準(zhǔn)備，是整個(gè)行業(yè)共同努力的方向。
智己LS6
800V的應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展存在較大空間
800V平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)效率和充電功率影響有多大？我們用一些實(shí)際案例來(lái)展開(kāi)說(shuō)明。
系統(tǒng)效率方面，小鵬G6采用的第二代800V XPower電驅(qū)平臺(tái)，通過(guò)綜合運(yùn)用超高功率密度SiC先進(jìn)封裝技術(shù)、8層HairPin扁線及高效電磁方案等，使最高效率達(dá)97.5%，電驅(qū)系統(tǒng)綜合工況效率達(dá)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(dòng)力電池的電能得到更充分地利用。
電機(jī)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(dǎo)體技術(shù)是升級(jí)的主要方向，從技術(shù)發(fā)展來(lái)看，在新能源汽車中，碳化硅的應(yīng)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(tái)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(tái)中，碳化硅節(jié)能的優(yōu)勢(shì)依然存在。目前碳化硅已經(jīng)廣泛應(yīng)用于800V平臺(tái)的主驅(qū)控制器、空調(diào)壓縮機(jī)和OBC產(chǎn)品中。
充電功率方面，不少測(cè)評(píng)對(duì)比小鵬G9（800V）和小鵬P7（400V）的充電時(shí)間，在一臺(tái)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(shí)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(shí)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(dāng)小鵬G6在自家鋪設(shè)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(shí)際上，除了智己LS6和小鵬G6，越來(lái)越多的整車將800V作為核心賣點(diǎn)。
目前，800V平臺(tái)是一個(gè)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(lái)的圖片，其電池PACK電壓達(dá)到725.7V。路特斯ELETRE的額定電壓同樣超過(guò)700V，達(dá)到708V。小鵬G9、昊鉑GT、騰勢(shì)D9等額定電壓都超過(guò)了600V。可以看到，無(wú)論是老牌整車廠，還是造車新勢(shì)力，當(dāng)前都瞄準(zhǔn)800V整車展開(kāi)產(chǎn)品推廣。800V已然成為未來(lái)重要的技術(shù)升級(jí)方向。
從技術(shù)水平來(lái)看，800V以及第三代功率半導(dǎo)體應(yīng)用技術(shù)當(dāng)前還處于早期階段，未來(lái)新技術(shù)的運(yùn)用還擁有較大空間。
根據(jù)NE時(shí)代統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，當(dāng)前400V電壓平臺(tái)是市場(chǎng)的主流，但800V增勢(shì)強(qiáng)勁。2022年800V整車的銷量接近2萬(wàn)輛，2023年1~7月份已近7萬(wàn)輛。
模擬芯片分量重，值得關(guān)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(shí)是近幾年的一大熱門(mén)話題。而高壓控制器應(yīng)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(yīng)用種類和應(yīng)用數(shù)量最多，價(jià)值量?jī)H次于功率芯片。
模擬芯片產(chǎn)品種類多、用量大且應(yīng)用領(lǐng)域豐富。以B級(jí)汽車為例，傳統(tǒng)燃油車型模擬芯片的用量約在160顆，電動(dòng)車型則上升至400顆。C級(jí)電動(dòng)車則超過(guò)了650顆。除汽車外，工業(yè)、能源、消費(fèi)等領(lǐng)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(lái)看，模擬芯片可分為以下六類，包括驅(qū)動(dòng)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(jī)、OBC/DCDC、BMS和PTC需求估算，驅(qū)動(dòng)芯片用量達(dá)到30個(gè)，采樣芯片用量達(dá)到10+，電流傳感器用量達(dá)到7+。而單個(gè)芯片的售價(jià)在3-6元人民幣不等，其價(jià)值總量遠(yuǎn)超過(guò)MCU。
新能源汽車高壓控制器模擬芯片種類及用量 圖片來(lái)自于《2023中國(guó)新能源汽車高壓控制器芯片白皮書(shū)》
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(yīng)用市場(chǎng)。2022年汽車領(lǐng)域芯片需求將占到模擬芯片市場(chǎng)的24%左右。
根據(jù)電動(dòng)汽車百人會(huì)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(jià)值量約150美元。在智能化、電動(dòng)化技術(shù)的推動(dòng)下，到2027年，模擬芯片的價(jià)值量將達(dá)到單車300美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)10%。國(guó)產(chǎn)模擬芯片企業(yè)納芯微董事長(zhǎng)王升楊同樣也對(duì)車載模擬芯片市場(chǎng)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(jià)卻比較低，這一特性決定了整個(gè)供應(yīng)鏈內(nèi)的企業(yè)要提升客戶的粘性、產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)性，僅僅布局一兩款產(chǎn)品是不夠的，需要極大程度地?cái)U(kuò)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(guó)外的英飛凌、ADI、TI、羅姆等、國(guó)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(dòng)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(guó)內(nèi)汽車電子芯片領(lǐng)跑者，2022年整年汽車芯片出貨量超過(guò)1億顆，營(yíng)收占比達(dá)到23%，到2023年上半年汽車電子業(yè)務(wù)占比增加到27%，構(gòu)建了未來(lái)整個(gè)公司成長(zhǎng)的核心方向。
相對(duì)來(lái)說(shuō)，納芯微有三個(gè)方面表現(xiàn)得較為突出。
第一，數(shù)字隔離類產(chǎn)品在整個(gè)行業(yè)已經(jīng)處于領(lǐng)導(dǎo)者的地位，高低壓隔離產(chǎn)品市占比相當(dāng)高。
第二，納芯微剛開(kāi)始創(chuàng)業(yè)的時(shí)候即選擇了傳感器信號(hào)調(diào)理芯片作為切入口，已成為國(guó)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(rèn)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(shí)候就規(guī)劃了第一顆應(yīng)用在汽車的產(chǎn)品，兩年后車規(guī)級(jí)芯片實(shí)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(dòng)化趨勢(shì)來(lái)做產(chǎn)品布局，主要集中在新能源汽車的三電和熱管理領(lǐng)域；二是圍繞汽車的智能化趨勢(shì)做產(chǎn)品布局，主要集中在智能座艙、自動(dòng)駕駛、整車域控、智慧照明等領(lǐng)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(shí)現(xiàn)超過(guò)400元的單車價(jià)值量。
系統(tǒng)級(jí)打造逼近國(guó)際巨頭的產(chǎn)品豐富度
從主機(jī)廠、Tier 1對(duì)集成化、域控化的探索和追求出發(fā)，對(duì)模擬芯片的供應(yīng)商而言，就意味著需要從系統(tǒng)層面滿足客戶對(duì)車規(guī)級(jí)芯片的要求，并且升級(jí)對(duì)應(yīng)的芯片產(chǎn)品，使之符合高壓控制器新技術(shù)的應(yīng)用，建立持續(xù)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
詳細(xì)來(lái)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(gè)汽車電子電氣架構(gòu)布局產(chǎn)品。
納芯微在汽車電動(dòng)化和智能化方面的布局
在電驅(qū)動(dòng)中，電機(jī)的控制是由電機(jī)控制器完成的。電機(jī)控制器由包括低壓控制單元和高壓驅(qū)動(dòng)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(dòng)、信號(hào)檢測(cè)模塊和供電電源模塊。高壓驅(qū)動(dòng)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(dòng)單元之間需采用高低壓隔離器進(jìn)行電壓隔離。納芯微能夠提供車載動(dòng)力總成全套模擬芯片解決方案，如數(shù)字隔離器、隔離運(yùn)放與電流磁傳感器解決方案、智能隔離驅(qū)動(dòng)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(gòu)展開(kāi)的，如提供信號(hào)感知芯片，電流和電壓的采樣相關(guān)的傳感器、放大器，數(shù)字隔離器、對(duì)外的CAN/LIN接口等信號(hào)鏈相關(guān)的產(chǎn)品，以及路徑保護(hù)、高低邊開(kāi)關(guān)等輔助的電源管理產(chǎn)品。還有新能源車充電槍內(nèi)會(huì)有一個(gè)電子鎖，會(huì)應(yīng)用到電機(jī)驅(qū)動(dòng)的芯片。
關(guān)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(shì)。
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(chǔ)能、充電等工業(yè)場(chǎng)景而設(shè)計(jì)。此外，納芯微也在積極研發(fā)和驗(yàn)證1200V SiC MOSFET產(chǎn)品，該產(chǎn)品將經(jīng)過(guò)全面的車規(guī)級(jí)驗(yàn)證，以確保完全符合汽車級(jí)應(yīng)用的要求。該功率器件的解決方案將使納芯微打進(jìn)高壓控制器芯片價(jià)值量最高的功率芯片領(lǐng)域，進(jìn)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(cè)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(yīng)用隔離技術(shù)。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(shì)，在新能源汽車高壓控制器中得到廣泛應(yīng)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(shù)。
在熱管理方面，如今新能源汽車會(huì)將熱管理系統(tǒng)作為核心賣點(diǎn)之一，當(dāng)前在國(guó)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(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、PTC、閥體、HVAC、熱交換器等。電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)和PTC均是高壓部件，需考慮高低壓隔離問(wèn)題，需要采用數(shù)字隔離器或者隔離驅(qū)動(dòng)，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(lái)平衡不同模塊和組件之間的溫度。針對(duì)熱管理系統(tǒng)，納芯微開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)解決方案，包括水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)SoC、水閥反饋角度傳感器，以及BLDC電機(jī)換相磁開(kāi)關(guān)。這里的驅(qū)動(dòng)SoC作為單芯片集成的小電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(yīng)用需求，創(chuàng)造一種技術(shù)上的排列組合和產(chǎn)品革新。這種考慮順應(yīng)了集成式熱管理技術(shù)的趨勢(shì)。
加上一些高低邊驅(qū)動(dòng)、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(dòng)、傳感器、隔離全面覆蓋的產(chǎn)品布局。
從動(dòng)力系統(tǒng)、車載電源系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)等各個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)看，納芯微已經(jīng)全面滲透進(jìn)去，從系統(tǒng)級(jí)滿足客戶的需求，打造了與國(guó)際巨頭勢(shì)均力敵的產(chǎn)品豐富度。
模擬芯片技術(shù)朝著哪些方向進(jìn)步？
隨著新能源汽車電壓平臺(tái)的升級(jí)，電子電氣架構(gòu)向中央集成邁進(jìn)，高壓控制器隨著系統(tǒng)的需要對(duì)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(jí)要求。
第一，功能安全的等級(jí)要求向ASIL D升級(jí)。這時(shí)，為提升功能安全等級(jí)，電機(jī)控制器在硬件層面需滿足對(duì)應(yīng)的功能安全要求，如控制器芯片采用異構(gòu)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(dòng)、保護(hù)、診斷功能的隔離柵極驅(qū)動(dòng)芯片技術(shù)等。
第二，800V電壓平臺(tái)下將IGBT升級(jí)為碳化硅，對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)提出了新的挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)主要來(lái)源于兩方面，一是開(kāi)關(guān)頻率大幅提升，一是開(kāi)關(guān)特性不同。驅(qū)動(dòng)芯片需滿足碳化硅功率半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)要求。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)前碳化硅應(yīng)用由于處于比較早期階段，因此IGBT柵極驅(qū)動(dòng)也需要兼容碳化硅，減少客戶的重復(fù)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(kāi)始替代原開(kāi)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(shí)現(xiàn)靈活布置。因其體積小、靈活布置的優(yōu)勢(shì)，目前多用于包括OBC、DCDC等AC/DC轉(zhuǎn)換部件中，即自身通過(guò)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(gòu)還需滿足較強(qiáng)的耐壓能力。目前僅有包括邁來(lái)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(shí)際應(yīng)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(shù)的推進(jìn)，為了更好的實(shí)現(xiàn)電子閥、電子泵部件的選型和平臺(tái)化，單芯片集成的小電機(jī)驅(qū)動(dòng)SoC開(kāi)始得到應(yīng)用。該方案將原先的MCU、電源、MOS驅(qū)動(dòng)、LIN通訊模塊等實(shí)現(xiàn)集成封裝，可以大大簡(jiǎn)化外圍電路、減少外圍器件，實(shí)現(xiàn)接口、控制算法的標(biāo)準(zhǔn)化，降低系統(tǒng)成本，同時(shí)提升可靠性。隨著未來(lái)集成式熱管理模塊的定型，能同時(shí)控制多個(gè)小電機(jī)驅(qū)動(dòng)的SoC產(chǎn)品需求被提出，進(jìn)一步降低開(kāi)發(fā)成本及產(chǎn)品成本。
隨著新能源汽車市場(chǎng)的跨越式發(fā)展，在追求效率同時(shí)兼顧成本的情況下，包括 800V 電壓平臺(tái)、高度集成的控制器技術(shù)、集中式的熱管理技術(shù)將快速被應(yīng)用。技術(shù)的進(jìn)步也帶動(dòng)了供應(yīng)格局的改變。納芯微等國(guó)內(nèi)企業(yè)乘著新能源東風(fēng)，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(jìng)爭(zhēng)力，相信在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中能夠贏下芯片競(jìng)爭(zhēng)的突圍之戰(zhàn)。
來(lái)源：NE時(shí)代
