模拟新能源汽车高压控制器芯片类型和用量

两款出现在25万级“卷上天”800V整车，今年还在上市。这是小鹏G6和智己LS6。

发起残酷的整车厂，已经不在乎能不能收回本了，当务之急是先抢终端用户，先占市场。

这也引起了我们的思考。800V电压平台的初衷是打破补能焦虑。最好将所有高压系统提高到800V，这有利于系统效率的提高和充电功率的最大化。这意味着 高压控制器正在经历一场快速而彻底的变化 。如何在有限的成本空间和车辆布局空间中整合更多功能，实现更高的效率，做好充分的安全准备，是整个行业共同努力的方向。

智己LS6

800V的应用和技术发展空间较大

800V平台对系统效率和充电功率有多大影响？我们用一些实际案例来解释。

在系统效率方面，小鹏G6采用了第二代800V XPower电驱平台通过综合运用超高功率密度Sic先进包装技术、8层HairPin平线和高效电磁方案，最高效率达到97.5%，电驱系统综合工况效率达到92%，比第一代XPower系统效率提高1.5%。电动驱动系统的综合效率每提高1%，续航里程可提高2%，可以更充分地利用动力电池的电能。

很大一部分电机控制器的发展方向是由功率器件决定的。以碳化硅和氮化镓为代表的第三代功率半导体技术是升级的主要方向。从技术发展的角度来看，碳化硅在新能源汽车中的应用明显快于氮化镓。相比硅基 IGBT，碳化硅MOSFET损耗较低，特别是在800V高压平台上，可节省高频模式下的电能损耗，增加纯电里程。因此，800V主驱控制器更倾向于使用碳化硅功率器件。即使在400V电压平台中，碳化硅节能的优势仍然存在。目前 碳化硅已广泛应用于800V平台的主驱控制器、空调压缩机和OBC产品 。

在充电功率方面，许多评估比较了小鹏G9（800V）和小鹏P7（400V）的充电时间。在120kW充电桩上，前者的最大充电功率和最大充电功率的持续时间优于后者。小鹏G9最高充电功率可达119kW，从30%充电到80%只需27分钟。而小鹏P7花了31分钟才充电39度。结果表明，800V的小鹏G6可以尽量吃满快充桩端的功率。在自己铺设的480kW超充桩上，小鹏G6的效果更是惊人，充电功率最高可达280kW，平均可达200kW以上。

实际上， 除了智己LS6和小鹏G6，越来越多的整车以800V为核心卖点 。

目前，800V平台是一个广义的概念，包括550V~930V范围内的整车。MS11，小米的第一款车，根据网上泄露的图片，其电池PACK电压达到725.7V。路特斯ELETRE的额定电压也超过700V，达到708V。小鹏G9、昊铂GT、腾势D9等额定电压超过600V。由此可见，无论是老牌整车厂，还是造车新势力，目前都针对800V整车展开产品推广。 未来，800V已成为技术升级的重要方向。

从技术水平来看，800V和第三代功率半导体应用技术仍处于早期阶段，未来新技术的应用还有很大的空间。

据NE时代统计，目前400V电压平台是市场主流，但800V增长强劲。2022年800V销量近2万辆，2023年1月至7月近7万辆。

模拟芯片重量重，值得关注

说到高压控制器，我们首先想到的芯片可能是功率芯片——IGBT、碳化硅。功率芯片确实是近年来的热门话题。高压控制器应用的三种芯片还包括模拟芯片和MCU芯片，其中包括模拟芯片和MCU芯片 模拟芯片的应用类型和应用数量最多，仅次于功率芯片 。

模拟芯片产品种类繁多，用量大，应用领域丰富。以B级汽车为例，传统燃油模型模拟芯片的用量约为160个，而电动模型的用量上升到400个。C级电动汽车超过650辆。模拟芯片也广泛应用于工业、能源、消费等领域。

在新能源汽车高压控制器中，模拟芯片的消耗量非常大。模拟芯片可分为以下六类，包括以下六类 驱动芯片、芯片、通信芯片、数字隔离器、电流传感器和电源模块 。按主驱，空调压缩机，OBC/DCDC、根据BMS和PTC的需求估计，驱动芯片消耗量达到30个，采样芯片消耗量达到10个 ，电流传感器用量达到7 。单芯片的价格从3元到6元不等，总价值远远超过MCU。

 模拟新能源汽车高压控制器芯片的类型和用量 图片来自2023年中国新能源汽车高压控制器芯片白皮书

根据 IC Insights 数据， 汽车是模拟芯片在通信行业之外的第二大应用市场 。2022年，汽车芯片需求将占模拟芯片市场的24%左右。

根据电动汽车百人会论坛发布的数据，2020年全球自行车模拟芯片价值约150美元。在智能化、电气化技术的推动下，到2027年，模拟芯片的价值将达到自行车300美元，年复合增长率将超过10%。国内模拟芯片企业纳芯微董事长王胜阳也对车载模拟芯片市场有信心。

车规芯片第一股，纳芯微

模拟芯片消耗量大，但单价相对较低。这一特点决定了整个供应链中的企业仅仅布局一两个产品是不够的，以提高客户的粘性和产品的竞争力。要大大扩大芯片类型的丰富性，有效减少客户产品选择的工作量。

可以看到， 国外英飞凌，ADI、TI、罗姆等，国内纳芯微 ，它们都可以提供非常丰富的产品类型。例如，纳芯微覆盖了通信接口、隔离芯片、放大器比较器、传感器、电源管理和驱动芯片，今年的新功率设备产品可以帮助客户节省大量芯片选择的工作量。

全球主要芯片企业产品布局

纳芯微是国内汽车电子芯片的领头羊，2022年汽车芯片出货量超过1亿，收入占比例达到23%，到2023年上半年，汽车电子业务的比例将增加到27%，为整个公司未来的发展奠定了核心方向。

相对而言，纳芯微在三个方面表现突出。

首先，数字隔离产品已经在整个行业处于领先地位，高低压隔离产品的市场份额相当高。

第二，纳芯微在创业之初就选择了传感器信号调理芯片作为切入点，成为国内品类齐全的物联网感知芯片提供商。

第三，近年来，纳芯微被广泛认同为汽车芯片公司，甚至被称为汽车芯片公司“车规芯片第一股”。早在2016年，该公司就规划了第一款应用于汽车的产品，两年后，汽车规级芯片实现了批量装载。现在， 纳芯微在新能源汽车解决方案中可以提供模拟芯片的一站式解决方案 。

纳芯微主要布局在两个方面：一是围绕汽车电气化趋势进行产品布局，主要集中在新能源汽车三电和热管理领域；二是围绕汽车智能化趋势进行产品布局，主要集中在智能驾驶舱、自动驾驶、车辆控制、智能照明等领域。目前，在高端新能源汽车上，纳芯微量生产的产品可实现400元以上的自行车价值。

系统级打造接近国际巨头的产品丰富度

从主机厂、Tier 1.对于模拟芯片的供应商来说，从探索和追求集成和域控的角度，意味着需要从系统层面满足客户对汽车级芯片的要求，升级相应的芯片产品，以满足高压控制器新技术的应用，建立持续的产品竞争力。

具体来说，纳芯微的产品和解决方案已经覆盖了车载主驱，OBC/DCDC、新能源汽车核心的高压控制器，如电池管理系统、热管理系统等，基本上都是 产品布局围绕整个汽车电子电气架构 。

纳芯微在汽车电气化和智能化方面的布局

在 电驱动 <span style="outline: none; box-sizing: border-box; font-size: 16px; font-family: 微软雅黑, 'Microsoft YaHei';电机的控制是由电机控制器完成的。电机控制器由低压控制单元和高压驱动单元组成。低压控制单元包括控制模块（MCU）、CAN收发器，SBC/PMIC电源、栅极驱动、信号检测模块和电源模块。高压驱动单元主要由功率器件组成，如功率模块或单管器件。为保证高低压安全，低压控制单元与高压驱动单元之间应采用高低压隔离器进行电压隔离。 纳芯微能为车载动力总成提供全套模拟芯片解决方案 ，如数字隔离器、隔离运输和电流磁传感器解决方案、智能隔离驱动解决方案等。

在 OBC/DCDC 其中，纳芯微产品的布局也是围绕汽车电子架构展开的，如传感器、放大器、数字隔离器、对外CAN/LIN接口等与电流和电压采样相关的信号链相关产品，以及路径保护、高低边开关等辅助电源管理产品。新能源汽车充电枪中还有一个电子锁，将应用于电机驱动的芯片。

关于电流传感器， 纳芯微为霍尔电流传感器提供了芯片形式。这也符合传感器小型化的趋势 。

此外，纳芯微今年发布了 SiC二极管产品1200V系列 ，专为光伏、储能、充电等工业场景设计。此外，纳芯微还在积极研发和验证 1200V SiC MOSFET 产品，产品将经过全面的汽车级验证，以确保完全满足汽车级应用的要求。电源设备的解决方案将使纳芯微进入高压控制器芯片价值最高的电源芯片领域，进一步丰富纳芯微的产品阵容，形成 模拟芯片 功率芯片 综合布局。

在 电池管理 在采样芯片、隔离芯片、CAN收发器、绝缘检测等方面，更需要采样芯片。三电系统一般涉及高压和低压。因此，为了保证车辆的安全使用，新能源汽车需要采用隔离技术。纳芯微创新地使用了数字隔离器。 数字隔离器具有体积小、集成度高的明显优点，广泛应用于新能源汽车高压控制器中。 数字隔离芯片可分为磁耦合和电容耦合。TI、电容隔离技术用于纳芯微。

在 热管理 在这方面，新能源汽车将以热管理系统为核心卖点之一，分布式热管理系统仍然是中国的主流。热管理的核心部件包括电动空调压缩机PTC、阀体、HVAC、热交换器等。电动空调压缩机和PTC都是高压部件，需要考虑高低压隔离，需要数字隔离器或隔离驱动，以及电源管理芯片。

热管理系统需要水泵和水阀来平衡不同模块和部件之间的温度。纳芯微开发了系统解决方案，包括热管理系统 水泵电机驱动SOC 、水阀反馈角度传感器和BLDC电机换相磁开关。 驱动SOC作为单芯片集成的小电机驱动SOC，是纳芯微差异化的地方 。考虑到电子膨胀阀的集成应用需求，公司创造了技术排列组合和产品创新。这一考虑符合集成热管理技术的趋势。

加上一些高低边驱动，CAN/LIN总线、电流传感器等， 纳芯微在热管理系统上实现了全面覆盖驱动、传感器和隔离的产品布局 。

从动力系统、车载电源系统、热管理系统等系统的应用来看，纳芯微已经全面渗透，从系统层面满足客户需求，创造出与国际巨头势均力敌的产品丰富度。

模拟芯片技术向哪些方向发展？

随着新能源汽车电压平台的升级，电子电气架构向中央集成迈进， 随着系统的需要，高压控制器对各种芯片的功能安全、稳定性、传感器体积和深度集成提出了升级要求。

第一，ASIL需要功能安全等级 D升级。此时，为了提高功能安全水平，电机控制器需要在硬件层面满足相应的功能安全要求，如 控制器芯片采用异构多核控制器芯片 MCU 芯片、传感器采用位置传感器、多通道电流传感器、隔离栅极驱动芯片技术，具有更高的安全功能，集成驱动、保护和诊断功能。

其次，IGBT在800V电压平台下升级为碳化硅，对栅极驱动提出了新的挑战。挑战主要来自两个方面：一是开关频率显著提高，二是开关特性不同。驱动芯片应满足碳化硅功率半导体的驱动要求。在实际应用中，目前的碳化硅应用处于相对较早的阶段 IGBT栅极驱动还需要与碳化硅兼容，以减少客户的重复选择 。

第三，传感器小型化的要求促使芯片形式的电流传感器开始取代原来的开环霍尔传感器。 与模块电流传感器相比，芯片电流传感器的体积大大降低，可实现灵活布置。 由于其体积小、布局灵活的优点，目前主要用于OBC、DCDC等AC/DC转换部件，即通过电流较小的部件。此外，由于电流通过传感器本身，芯片形状的霍尔电流传感器除了满足采样精度外，还需要满足较强的耐压性。目前只有迈来芯、纳芯微，Allegro 少数企业可以提供芯片形式的电流传感器方案，每种产品形式在实际应用中都有所不同。

电流传感器类型

最后，集成控制，特别是随着集成热管理技术的推进，为了更好地实现电子阀、电子泵部件的选择和平台化， 单芯片集成的小电机驱动SOC开始应用 。该方案将原MCU计划、实现电源、MOS驱动、LIN通信模块的集成包装，可以大大简化外围电路，减少外围设备，标准化接口和控制算法，降低系统成本，提高可靠性。随着未来集成热管理模块的建立， 提出了SOC产品需求，可以同时控制多个小电机驱动 ，进一步降低开发成本和产品成本。

随着新能源汽车市场的跨越式发展，在追求效率和成本的同时，包括 800V 快速应用电压平台、高度集成的控制器技术和集中的热管理技术。技术的进步也带动了供应格局的变化。纳信微等国内企业利用新能源的东风，完成产品阵容的扩张和客户的积累，不断创造差异化的竞争力。我相信他们可以在未来的竞争中赢得芯片竞争的突破。