国内哪家汽车芯片企业步步逼近国际巨头，模拟芯片又将如何进步？
25万级出现了两款“卷上天”的800V整车，还都在今年上市。这就是小鹏G6和智己LS6。
发起狠的整车厂，已经顾不上能不能收回本，当务之急是先把终端用户抢到手里，市场先占起来。
这也引发我们的思考，800V电压平台的初衷是为了打破补能焦虑，最好是做到高压系统全部提升到800V，有利于系统效率的提升和充电功率的最大化。这也就意味着高压控制器正在经历一场急促却又彻底的变革。如何在有限的成本空间和车辆布置空间里集成更多的功能，实现更高的效率，做足安全准备，是整个行业共同努力的方向。
智己LS6
800V的应用和技术发展存在较大空间
800V平台对系统效率和充电功率影响有多大？我们用一些实际案例来展开说明。
系统效率方面，小鹏G6采用的第二代800V XPower电驱平台，通过综合运用超高功率密度SiC先进封装技术、8层HairPin扁线及高效电磁方案等，使最高效率达97.5%，电驱系统综合工况效率达92%，相比第一代的XPower系统效率提升了1.5%。而电驱系统综合效率每提升1%，续航里程可提升2%，能够使动力电池的电能得到更充分地利用。
电机控制器的发展方向有很大一部分是由功率器件决定的。以碳化硅、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，从技术发展来看，在新能源汽车中，碳化硅的应用明显快于氮化镓。相比硅基 IGBT，碳化硅MOSFET损耗更低，尤其是在800V高压平台中，能够节省高频模式下电能的损耗，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，碳化硅节能的优势依然存在。目前碳化硅已经广泛应用于800V平台的主驱控制器、空调压缩机和OBC产品中。
充电功率方面，不少测评对比小鹏G9（800V）和小鹏P7（400V）的充电时间，在一台120kW充电桩上，前者的最大充电功率和最大充电功率持续的时间均优于后者。小鹏G9最高可冲到119kW的充电功率，仅需27分钟就可以从30%充到80%。而小鹏P7耗时31分钟仅充了39度电。结果显示，800V的小鹏G6能尽量吃满快充桩端的功率。当小鹏G6在自家铺设的480kW超充桩上，效果更是惊人，充电功率最高能到280kW，平均在200kW以上。
实际上，除了智己LS6和小鹏G6，越来越多的整车将800V作为核心卖点。
目前，800V平台是一个广义上的概念，包含550V~930V区间内的整车。小米的第一款车，MS11，根据网上泄露出来的图片，其电池PACK电压达到725.7V。路特斯ELETRE的额定电压同样超过700V，达到708V。小鹏G9、昊铂GT、腾势D9等额定电压都超过了600V。可以看到，无论是老牌整车厂，还是造车新势力，当前都瞄准800V整车展开产品推广。800V已然成为未来重要的技术升级方向。
从技术水平来看，800V以及第三代功率半导体应用技术当前还处于早期阶段，未来新技术的运用还拥有较大空间。
根据NE时代统计的数据，当前400V电压平台是市场的主流，但800V增势强劲。2022年800V整车的销量接近2万辆，2023年1~7月份已近7万辆。
模拟芯片分量重，值得关注
提到高压控制器，我们首先想到的芯片可能就是功率芯片——IGBT、碳化硅。功率芯片确实是近几年的一大热门话题。而高压控制器应用的三类芯片还包含模拟芯片和MCU芯片，其中模拟芯片的应用种类和应用数量最多，价值量仅次于功率芯片。
模拟芯片产品种类多、用量大且应用领域丰富。以B级汽车为例，传统燃油车型模拟芯片的用量约在160颗，电动车型则上升至400颗。C级电动车则超过了650颗。除汽车外，工业、能源、消费等领域也大量使用模拟芯片。
在新能源汽车高压控制器中，模拟芯片的用量非常大。整体来看，模拟芯片可分为以下六类，包括驱动芯片、采用芯片、通讯芯片、数字隔离器、电流传感器和电源模块。根据主驱、空调压缩机、OBC/DCDC、BMS和PTC需求估算，驱动芯片用量达到30个，采样芯片用量达到10+，电流传感器用量达到7+。而单个芯片的售价在3-6元人民币不等，其价值总量远超过MCU。
新能源汽车高压控制器模拟芯片种类及用量 图片来自于《2023中国新能源汽车高压控制器芯片白皮书》
根据 IC Insights 数据，汽车是通信行业外，模拟芯片的第二大应用市场。2022年汽车领域芯片需求将占到模拟芯片市场的24%左右。
根据电动汽车百人会论坛发布的数据信息显示，2020年全球单车模拟芯片价值量约150美元。在智能化、电动化技术的推动下，到2027年，模拟芯片的价值量将达到单车300美元，年复合增长率超过10%。国产模拟芯片企业纳芯微董事长王升杨同样也对车载模拟芯片市场具有信心。
车规芯片第一股，纳芯微
模拟芯片的用量多，单价却比较低，这一特性决定了整个供应链内的企业要提升客户的粘性、产品的竞争性，仅仅布局一两款产品是不够的，需要极大程度地扩充芯片种类丰富度，有效降低客户产品选型工作量。
可以看到，国外的英飞凌、ADI、TI、罗姆等、国内的纳芯微，都能够提供极其丰富的产品种类。如纳芯微在通讯接口、隔离芯片、放大器比较器、传感器、电源管理、驱动芯片均有覆盖，且今年新增功率器件产品，可以帮助客户大量节省芯片选型的工作量。
全球主要芯片企业产品布局
纳芯微，国内汽车电子芯片领跑者，2022年整年汽车芯片出货量超过1亿颗，营收占比达到23%，到2023年上半年汽车电子业务占比增加到27%，构建了未来整个公司成长的核心方向。
相对来说，纳芯微有三个方面表现得较为突出。
第一，数字隔离类产品在整个行业已经处于领导者的地位，高低压隔离产品市占比相当高。
第二，纳芯微刚开始创业的时候即选择了传感器信号调理芯片作为切入口，已成为国内品类完整的物联网感知芯片提供商。
第三，近几年，纳芯微为人所广泛认同的身份是，汽车芯片公司，更甚至被称为“车规芯片第一股”。该企业早在2016年的时候就规划了第一颗应用在汽车的产品，两年后车规级芯片实现批量装车。如今，纳芯微在新能源汽车解决方案上可提供模拟芯片一站式解决方案。
纳芯微主要布局在两方面：一是围绕汽车的电动化趋势来做产品布局，主要集中在新能源汽车的三电和热管理领域；二是围绕汽车的智能化趋势做产品布局，主要集中在智能座舱、自动驾驶、整车域控、智慧照明等领域。目前，在一辆高端的新能源汽车上，纳芯微已经量产的产品，大概可以实现超过400元的单车价值量。
系统级打造逼近国际巨头的产品丰富度
从主机厂、Tier 1对集成化、域控化的探索和追求出发，对模拟芯片的供应商而言，就意味着需要从系统层面满足客户对车规级芯片的要求，并且升级对应的芯片产品，使之符合高压控制器新技术的应用，建立持续的产品竞争力。
详细来看，纳芯微的产品和解决方案已然覆盖车载主驱、OBC/DCDC、电池管理系统、热管理系统等新能源汽车核心的高压控制器，基本上是围绕整个汽车电子电气架构布局产品。
纳芯微在汽车电动化和智能化方面的布局
在电驱动中，电机的控制是由电机控制器完成的。电机控制器由包括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、信号检测模块和供电电源模块。高压驱动单元主要由功率器件组成，如功率模块或者单管器件。为保证高低压安全，在低压控制单元和高压驱动单元之间需采用高低压隔离器进行电压隔离。纳芯微能够提供车载动力总成全套模拟芯片解决方案，如数字隔离器、隔离运放与电流磁传感器解决方案、智能隔离驱动解决方案等。
在OBC/DCDC中，纳芯微的产品布局同样是围绕汽车电子的架构展开的，如提供信号感知芯片，电流和电压的采样相关的传感器、放大器，数字隔离器、对外的CAN/LIN接口等信号链相关的产品，以及路径保护、高低边开关等辅助的电源管理产品。还有新能源车充电枪内会有一个电子锁，会应用到电机驱动的芯片。
关于电流传感器，纳芯微提供一种芯片形态霍尔电流传感器。这也符合传感器小型化的趋势。
另外，今年，纳芯微发布了1200V系列SiC二极管产品，专为光伏、储能、充电等工业场景而设计。此外，纳芯微也在积极研发和验证1200V SiC MOSFET产品，该产品将经过全面的车规级验证，以确保完全符合汽车级应用的要求。该功率器件的解决方案将使纳芯微打进高压控制器芯片价值量最高的功率芯片领域，进一步丰富纳芯微的产品阵容，形成模拟芯片+功率芯片的综合布局。
在电池管理方面，更多需要的是采样芯片、隔离芯片、CAN收发器、绝缘检测等。三电系统一般都涉及到高压和低压，因此为保障车辆的安全使用，新能源汽车便需要应用隔离技术。纳芯微创新地使用了数字隔离器。数字隔离器具有体积小、高集成度的明显优势，在新能源汽车高压控制器中得到广泛应用。数字隔离芯片又可以分为磁耦合和电容耦合。TI、纳芯微均采用电容隔离技术。
在热管理方面，如今新能源汽车会将热管理系统作为核心卖点之一，当前在国内主流的仍是分布式热管理系统。热管理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均是高压部件，需考虑高低压隔离问题，需要采用数字隔离器或者隔离驱动，以及电源管理芯片等。
热管理系统需要使用水泵和水阀，用来平衡不同模块和组件之间的温度。针对热管理系统，纳芯微开发了系统解决方案，包括水泵电机驱动SoC、水阀反馈角度传感器，以及BLDC电机换相磁开关。这里的驱动SoC作为单芯片集成的小电机驱动SoC，是纳芯微具备差异化的地方。该公司考虑到电子膨胀阀内的集成化应用需求，创造一种技术上的排列组合和产品革新。这种考虑顺应了集成式热管理技术的趋势。
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做到了把驱动、传感器、隔离全面覆盖的产品布局。
从动力系统、车载电源系统、热管理系统等各个系统的应用来看，纳芯微已经全面渗透进去，从系统级满足客户的需求，打造了与国际巨头势均力敌的产品丰富度。
模拟芯片技术朝着哪些方向进步？
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，高压控制器随着系统的需要对各类芯片提出功能安全、稳定性、传感器体积和深度集成等方面的升级要求。
第一，功能安全的等级要求向ASIL D升级。这时，为提升功能安全等级，电机控制器在硬件层面需满足对应的功能安全要求，如控制器芯片采用异构多核的 MCU 芯片，传感器方面采用安全功能更高的位置传感器、多通道电流传感器，以及集成驱动、保护、诊断功能的隔离栅极驱动芯片技术等。
第二，800V电压平台下将IGBT升级为碳化硅，对栅极驱动提出了新的挑战。挑战主要来源于两方面，一是开关频率大幅提升，一是开关特性不同。驱动芯片需满足碳化硅功率半导体的驱动要求。在实际应用中，当前碳化硅应用由于处于比较早期阶段，因此IGBT栅极驱动也需要兼容碳化硅，减少客户的重复选型。
第三，传感器小型化的要求，促使芯片形态的电流传感器开始替代原开环霍尔传感器。与模组形态电流传感器相比，芯片形态电流传感器体积大大降低，可实现灵活布置。因其体积小、灵活布置的优势，目前多用于包括OBC、DCDC等AC/DC转换部件中，即自身通过电流较小的部件中。另外，由于电流流经传感器本身，芯片形态的霍尔电流传感器除满足采样精度外，封装结构还需满足较强的耐压能力。目前仅有包括迈来芯、纳芯微、Allegro 在内的少数企业可提供芯片形态的电流传感器的方案，实际应用中各家产品形态有所不同。
电流传感器类型
最后，集成式控制，尤其是随着集成式热管理技术的推进，为了更好的实现电子阀、电子泵部件的选型和平台化，单芯片集成的小电机驱动SoC开始得到应用。该方案将原先的MCU、电源、MOS驱动、LIN通讯模块等实现集成封装，可以大大简化外围电路、减少外围器件，实现接口、控制算法的标准化，降低系统成本，同时提升可靠性。随着未来集成式热管理模块的定型，能同时控制多个小电机驱动的SoC产品需求被提出，进一步降低开发成本及产品成本。
随着新能源汽车市场的跨越式发展，在追求效率同时兼顾成本的情况下，包括 800V 电压平台、高度集成的控制器技术、集中式的热管理技术将快速被应用。技术的进步也带动了供应格局的改变。纳芯微等国内企业乘着新能源东风，完成产品阵容的拓展、客户的积累，并持续创造差异化的竞争力，相信在未来的竞争中能够赢下芯片竞争的突围之战。
