“三高一低“成未来主驱逆变器技术趋势

纳芯微电子市场总监高金萍女士认为未来主驱逆变器技术趋势为“三高一低“，高效率、高功率密度、高压化以及低成本。

800V高压化是很明显的趋势，无论快充还是电驱角度都可以提供很好的降本增效的目的，未来我们可以看到对模拟器件、功率器件的厂商硅到碳化硅的转换，怎么做芯片、功率器件的集成以及怎么做更好的绝缘以及应用的创新、封装的创新，是未来我们会关注的核心发展方向。

高女士还表示对于当前的主流隔离技术，容隔是未来发展的核心趋势，也介绍了纳芯微的容隔技术及特性和一些相关产品。纳芯微预计在今年年底会发布国内首颗ASILD的驱动芯片。

以下是高金萍演讲实录。

高金萍：各位上午好，我是高金萍，来自纳芯微电子，目前在公司负责芯片的市场推广工作。首先非常感谢我们主办方和NE时代邀请我们来参加业内的年度盛会，NE时代是我非常喜欢的公众自媒体和合作单位，特别感谢他们给我这次机会做一些公司的介绍。

我今天演讲的主题是“纳芯微车规模拟IC助力电驱系统”，今天上午先是主机厂，介绍对未来电驱的诉求，然后阳光的史总介绍了电控800V发展的规划，接下来是功率器件厂商介绍了800V的趋势，接下来到我们，作为国产化典型的模拟芯片公司介绍模拟类器件未来的发展方向和趋势。

我今天汇报主要分成几个部分，第一部分，纳芯微公司的介绍。我们是一家模拟和混合信号芯片公司，基于我们这么多年在新能源包括汽车行业的理解分享一下我们对新能源汽车未来市场以及技术路线的理解，针对高压化、集成化等各种趋势，反过来对模拟芯片的综合诉求，以及我们也在这块相关产品的布局和核心技术的介绍，最后做一个简单的总结。

纳芯微是一家做高性能高可靠性模拟及混合信号芯片公司，公司成立于2013年，公司目前600多号人，超过50%是做研发的，可以看到整个公司是致力于技术创新和研发。2022年我们公司在科创板上市，当年营收达到16.7亿人民币的综合营收。我们销售渠道除了国内，我们也在广泛地布局整个全球的销售供应链体系，包括欧洲、日本、韩国，我们都有相应的销售在更好地服务全球客户。目前公司在汽车电子以及物联网、感知芯片这块做得还不错。整个公司的产品主要分为几大类，目前的芯片主要聚焦在汽车电子、泛能源、消费电子这块，整个公司的侧重点更多的是在新能源领域以及汽车电子，得益于整个新能源行业的发展，汽车电子的份额也在这两年逐渐增加，构建了未来整个公司成长的核心方向。2022年我们16.7亿当中23%业务占比来自于汽车电子这块。大家知道电气化、智能化是汽车的核心发展方向，未来电气化和智能化进程当中很多应用方向我们也都做了全面、广泛地产品布局，包括智能座舱、车身、照明以及今天关注的大三电、小三电。2022年整个营收占比大概23%，车规芯片出货去年超过了1亿颗。

接下来分享一下我们对全球新能源现状和未来趋势的看法，市场层面去年2022年全年新能源出货1070万辆，中国接近688万辆，占比64%，充分说明了全球新能源电动化是一个大的发展趋势，其中中国是非常大的市场，包括昨天讨论的汽车走出去的策略，当前中国电动化已经走到了相对比较领先的地位，业内同行要共同致力于保持这个领先，做出更好的产品。另外展示一下我们对未来新能源汽车的预测，整体来说，得益于目前今年消费的复苏以及整体车市的增长，乘用车这块到今年5月份的数据已经达到了1000万，同比增长超过10%。未来我们对于整个乘用车包括轻型车市场判断会相对比较乐观，预计会在2028年达到3200万辆以上的规模，每年会保持缓慢增长的态势。新能源汽车增长可能会更加快速一些，从2020年开始渗透率保持5%以上，到今年接近30%的渗透率。我们预计2028年能够达到超过50%的渗透率，预计1600万辆车的规模。

行业的快速发展必然离不开好的政策的支持和指引，从政策层面大家都知道我们有核心的新能源汽车产业发展规划，政策方向的指引。同时技术路线上也会有更清晰的细节的说明，比如2022年我们颁布了整个发展规划，同步也给出一个方向性的指引，比如2025年应该要达到新能源渗透率20%，但是政策和行业的技术路线都是随着市场行情在做相应修正的，我们看到同年年底发布的节能与新能源技术路线图2.0会给出更细节的数字，比如2025年要再往上调一下，新能源要达到25%，今年数字来看可能已经不止25%了。能源类型的数字会更清晰，我们看到一个比较明确的点就是纯电动一定是未来发展的核心趋势，同时，我们可以看到节能汽车这块，48V混动车型也给出了非常清晰的指引，我们过去两三年和主机厂、Tier1摸索过程当中会发现，整个中国市场的接受度比较一般。另外, 像HEV和PHEV整个国内主机厂普遍选择的架构会是DHT的架构，可能会引起占比的变化。这是做了一个很好的行业指引，最后让我们未来明确一个比较大的方向，但是最后也要看整个车厂的规划，包括消费者的接受程度，得益于比较好的政策面的指引，目前消费者普遍对新能源汽车的接受度越来越高了，像一些一线城市，比如上海、深圳，基本上新车购入率已经非常高了。

抛开市场面和政策面的分析，节能与新能源汽车技术路线2.0也给出了更清晰的技术指标的点，比如以前我们都在谈NEDC工况，未来的CLTC工况更加接近于真实工况，工况效率有了明确的每年往上涨的趋势。另外电机控制器的功率密度也有了更加明确的提升，这就要求Tier1怎么把你的产品做得更加紧凑、更加集成，功率器件厂商就要做到怎么功率密度更高。对电机效率整体的高效区也有了明确诉求，我们和主机厂、Tier 1做了深度了解，汇总了一下，我们认为未来主驱逆变器三高一低，高效率、高功率密度、高压化以及低成本。针对整个技术趋势，到我们的设计需求，需要所有的Tier 1厂商更低的损耗，怎么降低中间传输的路径，就会衍生出三合一、六合一甚至更高的综合集成；降低系统的壳体，减少电缆，怎么提高开关频率，让电机损耗更低。今天早上三个演讲都提到了800V高压化，这是很明显的趋势，无论快充还是电驱角度都可以提供很好的降本增效的目的。高压化带来的设计需求就是你是不是要有更高的绝缘电压。怎么样降本，这就衍生出了今天早上大家听到的很有意思的议题，把主驱逆变器变成反向充电桩，综合复用。未来降本一方面是芯片公司层面的降本，包括Tier 1怎么做集成的降本，也包括怎么做系统层面的优化包括复用这些功能的综合降本。

我们看到了对主机厂、Tier 1或者电控的供应商的角度的设计需求和未来的趋势，作为我们模拟器件的供应厂商有什么需求呢？也做一些简单介绍。比如高效，大家都要做降低损耗，我的芯片是不是也要做更低的损耗，以功率器件为例。功率器件从当前的碳化硅基转碳化硅，尤其IGBT，反向二极管会制约它的应用，是不是我把反向二极管变成碳化硅二极管做一个综合降低损耗，以隔离和驱动来说，是不是可以通过优化我自己开关驱动的能力去改变或者配合功率器件做到更进一步地综合降低损耗的角度。另外，我是不是可以把我的传输延时做得更低，减少开通关断的时间，降低开关损耗。还有高功率密度，大家讲得更多的是系统层面的集成，三合一、五合一，得我们来说驱动芯片也走过了很多代，一开始可能驱动芯片的能力只有一两个安培，后面可能要跟一个图腾柱做电路，把它用得更好。一个是成本的问题，第二个是面积的问题，随着功率器件的进一步功率密度的提升，一块PCB板上是不是能够放这么大的，是不是要把驱动的电路集成到我的驱动IC里，市面上很多驱动芯片大家考核它的指标，也包含驱动能力是不是能达到，以前2~5个安培到现在的10、15个安培，是不是能做到IGBT和碳化硅的兼容，符合Tier1或者主机厂要求的平台化设计的理念，也是一个比较关键的因素。整体功率密度比如隔离器上是不是满足相同隔离电压的情况下封装做得更小，都可以为我们整个控制器层面的集成和为提高功率密度做出它应有的贡献。对功率器件来说今天大家了解比较多的是三相全桥功率模组的概念，当前市面上用得最多的功率模组方案，随着碳化硅的转型或者高压化的转型，这样的封装能不能持续保持它这么高的集成度，包括杂散电感的优化和整个功率密度的提升是不是仍旧有这么好的表现，目前碳化硅来看是一个比较开放的话题，各家的理解包括主机厂、Tire1、功率器件厂商的理解都不太一样，这就会衍生出对高压化的综合趋势什么样的封装更好。包括降本，刚刚我们提到最直接的就是芯片厂商或者功率器件厂商把整个价格降下来，另外一种就是我们做集成，减少整体的成本。从器件厂商角度来说，隔离和器件模拟类芯片角度来说，我们致力于工艺的提升，或者优化生产，让你的产品更可靠，做到系统层级的降本。功率器件角度来说是不是全碳化硅的方案一定合适，或者本身开关频率受限，是不是把碳化硅的二极管做进去，或者混合应用方案，创新的方案做综合降本，是我们对未来降本的理解。

总结一下，未来我们可以看到对模拟器件、功率器件的厂商从硅到碳化硅的转换，怎么做芯片、功率器件的集成以及怎么做更好的结缘以及应用的创新、包括封装的创新，是未来我们会关注的核心发展方向。这是一个主驱逆变器的框图，围绕着核心的数字控制器这块，从模拟芯片的角度包含缓冲、隔离驱动、电流传感器，把功率信号采样回来给到MCU做更好的控制，整个大的类别我们可以划分成隔离类的产品。包括接口的隔离、数字的隔离，还有隔离电压的采样，包括隔离的驱动，隔离是未来高压化趋势下核心的点。另外电流传感也会是比较关键的器件，还有功率单元是大家更加关注的，尤其Tier 1在成本方面关注最多的点，今天我们大概围绕这三个方向和大家做一些分享。

第一，当前的隔离技术。目前市面上大家能看到的光耦、磁隔、容隔这三种方向。光耦，汽车是对寿命要求比较高的行业，我们可以看到光耦的传输时延包括抗共模能力尤其寿命问题，在整个汽车行业用得比较少。磁隔的技术方向，有它的优势，但是劣势是设计工艺相对来说比较复杂，同时成本相对来说比较高。容隔的点，它是用电场的方式做隔离技术，相应地它的耐压、传输包括温度等等成本都会比较低。

目前我们看到的主流的包括OBC等等基本上实现了全容隔的趋势，未来的主驱上我们也看到了很多主机厂慢慢往容隔的技术转化，容隔是未来发展的核心趋势。纳芯微也是基于电容隔离技术展开我们产品的设计，我们核心技术做了一下总结。第一，隔离怎么做。我们采用了二氧化硅的材料，整体能够带来更好的可靠性和更高的绝缘强度。第二，双边高压隔离电容技术。通过串联隔离电容实现增强结缘。第三，信号传输过程当中怎么样实现信号传输的低误码率和高可靠地传输信号，传统的比如光的传输、边沿传输，我们采用的是OOK，目前国际大厂也都开始往OOK的编码传输的机制上在走。我们采用的Adaptive OOK是我们特有的编码调制的技术, 进一步提高我们整个抗共模噪声的能力，也降低辐射和误码率。另外我们整个信号链采用了全差分信号传输模式，能进一步提高整个系统的共模能力，为未来的高压化和EMI的问题做出更好的贡献。还有工艺层面的核心管控包括封装层面的测试等等，我们都会形成我们特有的质量筛选机制。基于我们特有的隔离技术路线，我们衍生出几个比较大的，包括隔离器、隔离采样、通路接口、隔离驱动四个系列的产品。以数字隔离器来说，我们所有的产品都拿到了UL、CUL、VDE、CQC认证。另外做一个预告，我们目前关于驱动走过了好几代，目前功能安全是核心的安全指标，纳芯微预计在今年年底会发布国内首颗ASILD的驱动芯片，共模干扰的能力包括15A的输出，我们也做了ADC采样，综合系统成本降低，将来系统里面电压、电流或者NPC采样直接通过驱动芯片给到MCU进一步减少外围电路的复杂性。电压的采样我们也有独立的隔离运放的方案，磁传感也是我们发展的比较重要的技术路线，电流传感器的角度目前我们主要有两个系列的产品。第一，配合磁环做采样。比如大家主驱厂商可以自己做磁环，采用我们芯片做传感，目前已经在国内比较领先的Tier1得到了比较好的认可。第二，我们开发了全新的core-less（无磁芯）的电流传感器的芯片，放在PCB板上通过电流母排磁场采样的原理做到直流和交流侧的电流采样。针对功率器件，这也是我们从去年开始新的布局，纳芯微目前在碳化硅技术上也开始取得了一些小的突破。我们1200V的碳化硅二极管目前主要是工业规格的产品，已经全系列量产，车规产品在开发过程当中。碳化硅MOSFET角度，目前聚焦OBC上的应用，针对主驱逆变器晶圆也在开发过程当中，希望服务主驱以及模块厂商一起在功率器件上做出一些比较创新型的产品。

最后整体来说纳芯微大家比较熟悉的是我们作为隔离驱动或者隔离品类的产品，其实我们不光隔离品类的产品，包括电源、接口、驱动、采样、功率器件，我们致力于成为一个综合的系统的供应商，我们期望在未来新能源整个发展电动化大的浪潮中为大家提供更加可靠、更加可信赖的产品，和产业的同仁们一起共享机遇。谢谢。

来源：NE时代