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　　對充電樁的BOM進(jìn)行成本分析，功率器件約占30%、磁性元件約占25%、電容約占10%、PCB約占10%，其他如機(jī)箱風(fēng)扇等占比15%。芯片原廠會有哪些呢?

　　以下文章來源于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫 ，作者六千.半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫是神州數(shù)碼半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)平臺下的自媒體賬號，立足產(chǎn)業(yè)視角，提供及時(shí)、專業(yè)、深度的前沿洞見、技術(shù)速遞、趨勢解析，賦能中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，我們一直在路上。

　　隨著新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展，新能源汽車的概念已經(jīng)度過了市場教育期。消費(fèi)者對電車的安全、性能已經(jīng)有了充分的了解，但“里程焦慮”仍舊是一個(gè)硬傷。雖然充電樁在大城市密度已經(jīng)有所提高，對于要出遠(yuǎn)門的人來說，“加油更快”、“加油站更好找”仍是油車無法替代的優(yōu)勢。

　　早先，有網(wǎng)友發(fā)布了一張高速服務(wù)區(qū)的充電站照片：該充電站內(nèi)共有8根充電槍，但已經(jīng)被8輛新能源汽車給全部占滿，此外還有四輛正在排隊(duì)的電動車。還有新能源車車主經(jīng)歷了往返充電13次，排隊(duì)3小時(shí)等樁的情況。為了解決電車車主的里程難題，一方面，電車制造商們在從電車的電池上下功夫，另一方面，市場也在期待一個(gè)布局更加完善的充換電基礎(chǔ)設(shè)施體系。國務(wù)院辦公廳日前印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步構(gòu)建高質(zhì)量充電基礎(chǔ)設(shè)施體系的指導(dǎo)意見》提出，到2030年，基本建成覆蓋廣泛、規(guī)模適度、結(jié)構(gòu)合理、功能完善的高質(zhì)量充電基礎(chǔ)設(shè)施體系，有力支撐新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有效滿足人民群眾出行充電需求。這一信號預(yù)示著國內(nèi)充電樁未來數(shù)量有望大增，充電樁數(shù)量增加必然會帶動相關(guān)半導(dǎo)體產(chǎn)品的發(fā)展。

　　1??充電樁市場潛力多大?據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年我國新能源汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)到705.8萬輛、688.7萬輛，同比分別增長96.9%、93.4%，其中，純電動汽車銷量為536.5萬輛，同比增長81.6%。2022年充電基礎(chǔ)設(shè)施增量為259.3萬臺，其中公共充電樁增量同比上漲91.6%，隨車配建私人充電樁增量持續(xù)上升，同比上升225.5%。截至2022年12月，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計(jì)數(shù)量為521萬臺，同比增加99.1%。截至今年5月底，充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模已達(dá)到635.6萬臺。不過從市場保有量還是增量來看，充電樁的發(fā)展速度還沒有完全趕上新能源汽車的發(fā)展速度。從市場保有量來看，2022年我國充電基礎(chǔ)設(shè)施保有量達(dá)到521萬臺，新能源汽車保有量為1310萬輛，車樁比為2.5:1。從增量角度看，2022年我國充電基礎(chǔ)設(shè)施增量為259.3萬臺，新能源汽車銷量為688.7萬輛，車樁增量比為2.7:1。在這樣的數(shù)據(jù)對比之下，可以預(yù)見，想要實(shí)現(xiàn)車樁比1:1，要趕上飛速增長的新能源汽車市場，充電樁市場更快地發(fā)展。

　　2023年2月工信部等八部門發(fā)布了關(guān)于組織開展公共領(lǐng)域車輛全面電動化先行區(qū)試點(diǎn)工作的通知，通知提到的重點(diǎn)任務(wù)包括促進(jìn)新技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用。加快智能有序充電、大功率充電、自動充電、快速換電等新型充換電技術(shù)應(yīng)用。為了建成適度超前、布局均衡、智能高效的充換電基礎(chǔ)設(shè)施體系。試點(diǎn)地區(qū)計(jì)劃讓新增公共充電樁(標(biāo)準(zhǔn)樁)與公共領(lǐng)域新能源汽車推廣數(shù)量(標(biāo)準(zhǔn)車)比例達(dá)到1：1，高速公路服務(wù)區(qū)充電設(shè)施車位占比預(yù)期不低于小型停車位的10%。

　　2??“充電更快”帶動功率器件市場充電站建設(shè)中，主要成本來自充電樁硬件設(shè)備。具體拆分充電樁硬件設(shè)備，以常見功率120kW左右的直流充電樁為例，其設(shè)備構(gòu)成包括充電模塊、配電濾波設(shè)備、監(jiān)控計(jì)費(fèi)設(shè)備、電池維護(hù)設(shè)備等，充電模塊占比最高達(dá)50%。當(dāng)前，新能源車主們對充電最大的訴求還是更快，這就對充電模塊提出了相關(guān)要求。充電模塊中的元器件主要包括功率器件、磁性元件、電容、PCB等。主要成本構(gòu)成為：功率器件(30%)、磁性元件(25%)、電容(10%)、PCB(10%)，其他如機(jī)箱風(fēng)扇等占15%。

　　不難看出，功率器件是實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的核心元件。新能源汽車的發(fā)展，對充電樁提出了高功率密度、大功率以及高效率等需求。在充電樁中，高壓超級結(jié)MOSFET因其高效率低阻抗的特點(diǎn)成為快充主流選擇，2025年全球直流樁SJ MOS市場規(guī)模有望超20億元。直流充電樁則通過自帶的AC/DC充電模塊將輸入的交流電轉(zhuǎn)為直流電，不通過OBC直接完成變壓整流。超級結(jié)MOSFET因其更低的導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗、高可靠性、高功率密度，已成為主流的大功率充電樁功率器件應(yīng)用產(chǎn)品。全球功率器件原廠有意法半導(dǎo)體、英飛凌、安森美、羅姆、安世、三菱電機(jī)、富士電機(jī)、瑞薩、賽米控、博世、威世、東芝、美臺、華潤微、士蘭、萬國半導(dǎo)體、斯達(dá)、比亞迪半導(dǎo)體、納微、安森德、東微、森國科、威兆、茂睿芯、新潔能、捷捷微電、中車時(shí)代電氣、基本半導(dǎo)體、森未科技、云潼、芯動半導(dǎo)體、陸芯等;變壓器、電感等磁性元件是充電樁核心元器件之一，占充電樁模塊原材料成本的25%左右，磁性元件原廠有臺達(dá)、光寶、TDK、村田、太陽誘電、勝美達(dá)、海光、京泉華、可立克、伊戈?duì)枴⑵媪π?、順絡(luò)、銘普光磁等;鋁電解電容最具性價(jià)比，全球電容原廠有貴彌功、尼吉康、紅寶石、TDK、京瓷AVX、ELNA、威世、松下、立隆、鈺邦、智寶、凱美、艾華、江海、科尼盛、永銘、風(fēng)華、三鑫、凱普松、容全、格力新元、智旭、華威、綠寶石、東佳、柏瑞凱、江浩、萬京源等。據(jù)英飛凌統(tǒng)計(jì)，100kW的充電樁需要功率器件價(jià)值量在200-300美元，預(yù)計(jì)隨著充電樁的不斷建設(shè)，2025年全球直流樁超級結(jié)MOSFET市場規(guī)模有望超20億元，將充分受益于充電樁的快速發(fā)展。碳化硅材料在充電樁領(lǐng)域也越來越有潛力。市場競爭激烈導(dǎo)致對系統(tǒng)整體成本下降的要求，惡劣環(huán)境下(如高溫高濕煙霧灰塵等)長時(shí)間工作導(dǎo)致可靠性問題，建設(shè)用地緊張導(dǎo)致對充電樁更高的功率密度要求，運(yùn)營商因成本壓力而提出越來越高的整機(jī)效率要求等等。面對這些技術(shù)挑戰(zhàn)，越來越多的充電樁模塊工程師開始尋求第三代功率半導(dǎo)體碳化硅解決方案，以實(shí)現(xiàn)使用更少的器件滿足更大的單機(jī)容量要求。此外，充電樁的一些新的技術(shù)方向，如大功率化(比如30kW及以上)以實(shí)現(xiàn)電動車的快速充電，雙向充電功能以實(shí)現(xiàn)能量的回饋，更高更寬的輸出電壓范圍(比如200V—750V甚至到1000V)以覆蓋各種不同新能源車型電池等等，這些新的技術(shù)發(fā)展方向也給碳化硅半導(dǎo)體提供了巨大的應(yīng)用機(jī)會。

　　3??“充電更智能”帶動其他芯片建設(shè)充電樁的智能網(wǎng)絡(luò)意味著新能源汽車的車主可以通過手機(jī)進(jìn)行繳費(fèi)，尋找附近的充電樁，掌握充電進(jìn)度等操作。這些功能就需要相關(guān)芯片的支持。除了最核心的電源模塊，充電樁工作中還由控制模塊、通訊模塊等部分組成?？刂颇K在充電樁的多個(gè)環(huán)節(jié)作用，比如進(jìn)行充電過程全部控制，完成給汽車充電時(shí)序;完成對充電模塊(整流器)的通信和控制;支持多家交流、直流電表;充電系統(tǒng)主要控制信號;指示燈控制;電機(jī)輸入開關(guān)狀態(tài)，應(yīng)急按鈕狀態(tài)檢測。通信模塊中，GPRS通信模組通過UART與MCU通訊，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳，從而聯(lián)通充電樁控制器與用戶。在實(shí)時(shí)監(jiān)測充電樁的電流、電壓等數(shù)據(jù)時(shí)，通信模塊還可以將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器。顯示屏能顯示充電量、費(fèi)用、充電時(shí)間等數(shù)據(jù)。通信模塊原廠有DIGI XBEE、泰利特、龍尚、移遠(yuǎn)、中移物聯(lián)、九聯(lián)、百瑞互聯(lián)、華為、廣和通、芯訊通、合宙、高新興、漢楓、億佰特、有方、安信可等。更加細(xì)化去看，還有一些芯片也會在充電樁中得到應(yīng)用，如溫度檢測芯片：定量分析電信號與溫度變化的關(guān)系，建立溫度預(yù)測模型，預(yù)防因溫度過高而導(dǎo)致的事故，提升溫控質(zhì)量。在上述過程中不難發(fā)現(xiàn)，每個(gè)模塊都離不開MCU?？偟膩碚f，MCU可以在充電樁中實(shí)現(xiàn) HMI、計(jì)量計(jì)費(fèi)、支付、數(shù)據(jù)加密解密、充電設(shè)備啟?？刂?、車載平臺與互聯(lián)網(wǎng)通信等功能。MCU原廠有意法半導(dǎo)體、德州儀器、微芯、恩智浦、英飛凌、瑞薩、極海、新唐、上海航芯、國民技術(shù)、航順、兆易創(chuàng)新、笙泉、小華半導(dǎo)體、雅特力、泰為電子、韋斯佰瑞等。

　　4??國內(nèi)廠商布局情況在充電樁用功率器件市場，國內(nèi)已經(jīng)有一些公司的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)商用。東微半導(dǎo)的主營產(chǎn)品高壓超級結(jié)MOSFET、超級硅MOSFET、TGBT等產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于新能源直流充電樁中。積累直流樁客戶如英飛源、英可瑞、特銳德、永聯(lián)科技等。東微半導(dǎo)已自主研發(fā)了1150款高壓 MOSFET產(chǎn)品型號并覆蓋 500V—950V 區(qū)間的工作電壓;710款中低壓屏蔽柵 MOSFET 產(chǎn)品型號，覆蓋25V—150V 區(qū)間的工作電壓;多系列TGBT產(chǎn)品98款。根據(jù)斯達(dá)半導(dǎo)公告，2022年斯達(dá)半導(dǎo)用于充電的功率器件份額進(jìn)一步提升。斯達(dá)半導(dǎo)的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制與電源、新能源汽車、光伏儲能等領(lǐng)域，覆蓋100—3300V電壓。據(jù)Omdia數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年斯達(dá)半導(dǎo)IGBT模塊市占率居中國第一、全球第六。斯達(dá)半導(dǎo)生產(chǎn)的應(yīng)用于主電機(jī)控制器的車規(guī)級IGBT模塊持續(xù)放量，合計(jì)配套超過120萬輛新能源汽車，其中A級及以上車型超過60萬輛。華潤微的二極管和MOS也已系列化上量，其中碳化硅產(chǎn)品等應(yīng)用于新能源汽車充電樁，科士達(dá)是公司客戶之一。威兆半導(dǎo)體在充電樁方案中常用的超結(jié)MOS和IGBT都有布局，包括650V20mΩ、650V30mΩ、650V70mΩ等規(guī)格的超結(jié)MOS，性能參數(shù)接近國外同類最新產(chǎn)品，其寄生二極管都具有超快的恢復(fù)特性;器件采用多層外延工藝，具有非常好的可靠性和壽命，適合工業(yè)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。IGBT規(guī)格有650V40A、650V60A、650V75A，都是高頻產(chǎn)品，采用最新的溝槽柵場截止工藝，具有動態(tài)損耗小、飽和壓降低、抗沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)。森國科在SiC二極管方面快速覆蓋了近100+型號，并持續(xù)探索創(chuàng)新技術(shù)。目前推出了第五代Thinned MPS(減薄的混合型PN結(jié)勢壘肖特基二極管)產(chǎn)品，減薄工藝做到全球最薄的110微米，而目前市面上大部分的產(chǎn)品在175微米的水平。對于SiC二極管來說，晶圓減到越薄，器件性能越好，效率越高，相應(yīng)的散熱也更容易。除了老牌的功率半導(dǎo)體企業(yè)，也有一些新型企業(yè)獲得車企融資。例如，深圳尚陽通完成Pre-IPO輪融資，參投資本包括，尚頎資本(上汽集團(tuán)金融平臺上汽金控旗下私募股權(quán)投資機(jī)構(gòu))在管基金、上汽集團(tuán)戰(zhàn)略直投基金聯(lián)合領(lǐng)投，山高跟投基金、基石資本、中車集團(tuán)等。不難發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)的功率半導(dǎo)體公司的主要思路是新能源汽車與充電樁雙賽道共同發(fā)力，這樣更有助于公司與車企和充電樁企業(yè)的共同發(fā)展。在其他充電樁用芯片方面，國內(nèi)芯片公司也已經(jīng)開始布局。鉅泉科技曾公告，預(yù)計(jì)2023年一季度首顆AFE芯片將流片，預(yù)計(jì)第一顆BMS芯片上半年流片;在回答投資者提問時(shí)，中穎電子的電表芯片有用于充電樁但鋰電池管理芯片暫沒有用于充電樁。

　　在充電樁的電源或充電管理芯片市場領(lǐng)域，市場參與者主要包含德州儀器、亞德諾、英飛凌、羅姆、微芯、瑞薩、安森美、恩智浦、MPS、PI、茂睿芯、艾為、圣邦、燦瑞、芯朋微、士蘭微、矽力杰、貝嶺、東微、微盟、芯智匯、思瑞浦、芯海、賽微微電、英集芯、力芯微、希荻微、南芯、必易微、帝奧微、鈺泰等。

　　5??寫在最后新能源汽車充電樁的需求在未來仍有很大的增長潛力。我國也在大力推動新能源汽車相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，出臺了多項(xiàng)充換電設(shè)備設(shè)施相關(guān)行業(yè)政策和發(fā)展規(guī)劃。政策紅利下，主流車企積極自建充電網(wǎng)絡(luò)配套，以提高充電效率和鞏固自家品牌汽車銷量，如蔚來、小鵬、特斯拉、大眾、廣汽等在全國各地布局快充樁，高壓平臺進(jìn)程加速。這樣的市場，有多少國產(chǎn)半導(dǎo)體公司能夠抓住機(jī)遇，我們拭目以待。