近年來，電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化等汽車新四化已經(jīng)成為汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。經(jīng)過十多年的規(guī)劃和培育，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)具備了一定的規(guī)模優(yōu)勢，更是在汽車新“四化”中搶得了先機。

來自工信部網(wǎng)站的數(shù)據(jù)：2020年1－12月，國內(nèi)乘用車產(chǎn)銷分別完成1999.4萬輛和2,017.8萬輛，同比分別下降6.5%和6%。不過，新能源汽車卻走出了不一樣的行情。1－12月，國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)銷分別完成136.6萬輛和136.7萬輛，同比分別增長7.5%和10.9%。

根據(jù)國家產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展規(guī)劃，接下來，新能源汽車的市占率還將進一步擴大。工信部發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》顯示，到2025年，國內(nèi)新能源汽車新車銷售量將達到汽車新車銷售總量的20%左右。到2035年，純電動汽車將成為新銷售車輛的主流。

01充電樁：新能源汽車發(fā)展的短板

“新基建”是發(fā)力于科技端的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，主要圍繞5G基建、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等七大領(lǐng)域展開。

近年來，新能源汽車作為一項戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)獲得了快速發(fā)展。但作為新能源汽車的基礎(chǔ)設(shè)施，充電樁的建設(shè)速度卻沒有與之同步。充電樁之所以能夠入選國家“新基建”序列，主要是因為它已經(jīng)成為制約中國新能源汽車發(fā)展的重要短板。截止到2020年1月底，中國已建成公共充電樁53.1萬臺，私人充電樁71.2萬臺。其實，充電樁發(fā)展初期，公共充電樁主要面向出租車、網(wǎng)約車和物流車等服務(wù)型車輛，隨著新能源汽車個人購買量的增加，私人充電樁的建設(shè)明顯趕不上不斷增長的市場需求。

02未來十年：萬億元的市場規(guī)模

根據(jù)中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2019年12月底，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計數(shù)量為121.9萬臺，其中，公共充電樁數(shù)量為51.6萬臺，私人充電樁數(shù)量為70.3萬臺。2020年1－2月，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施增量為2.6萬臺，其中公共充電樁增加1.5萬臺，私人充電樁增加1.1萬臺。預(yù)計到2025年，投資規(guī)模將達到900億元。 充電樁的建設(shè)將進一步帶動與之相關(guān)的零部件產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，包括充電運營管理、新能源汽車保有量等，預(yù)計2025年，帶動的相關(guān)投資額累計超2,700億元。

圖2：2015－2020年新能源汽車充電樁保有量情況

（圖源：中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟）

工信部發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》征求意見稿中提到，預(yù)計到2030年，我國新能源汽車保有量將達6,420萬輛。根據(jù)車樁比1∶1的建設(shè)目標，未來十年，我國充電樁建設(shè)存在6,300萬的缺口，預(yù)計將形成萬億元的充電樁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)市場。

03直流充電樁：技術(shù)優(yōu)勢明顯、市場前景光明

從產(chǎn)業(yè)鏈來看，中國新能源汽車充電樁行業(yè)有三個環(huán)節(jié)，其中，位于產(chǎn)業(yè)鏈上游的是建設(shè)充電樁所需設(shè)備的制造商，產(chǎn)業(yè)鏈中游的參與者則是充電樁的運營商，產(chǎn)業(yè)鏈下游的參與者就是充電樁的最終用戶，包括新能源汽車整車企業(yè)和個人消費者。

從充電設(shè)備的類型來看，目前的充電基礎(chǔ)設(shè)施有交流充電樁、直流充電樁、交直流一體樁以及無線充電樁。其中，交流充電樁和直流充電樁是現(xiàn)階段市場中最主要的兩種類型，交直流一體樁的應(yīng)用規(guī)模較小，無線充電雖然呼聲較高，但尚未形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。

直流充電樁充電時間短，平均功率在100－120kW。根據(jù)市場統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球商用直流充電設(shè)備單樁均價在10－15萬元之間。不過，大功率直流充電樁的單樁價格要高出很多，均價達到60－70萬元。交流充電樁，也就是我們俗稱的“慢充樁”，均價約在5,000－20,000元之間。

充電樁的成本包括原材料成本、制造成本和人工成本。其中，原材料成本即充電樁硬件設(shè)備投入成本，約占充電樁總成本的90%。充電樁所需設(shè)備主要包括充電模塊、有源濾波設(shè)備、監(jiān)控計費設(shè)備、電池維護設(shè)備等。此外，功率大、電壓高的直流充電樁還需額外安裝配電設(shè)備，如大型變壓器、高低壓保護設(shè)備等。

以直流充電樁為例，充電模塊是其核心設(shè)備，主要用于將交流電轉(zhuǎn)化成能為電池充電的直流電，這部分成本約占原材料成本的50%，有源濾波設(shè)備約占15%，監(jiān)控計費設(shè)備和電池維護設(shè)備各占10%。

如果對充電樁硬件做進一步細分的話還可以看到，真正影響充電模塊性能的核心電子元器件是IGBT，該器件在充電過程中起到電力轉(zhuǎn)換與傳輸作用，在充電模塊中的成本占比達到20%以上。

04半導(dǎo)體廠商入局，提供整體解決方案

在這場“新基建”的技術(shù)盛宴中，又怎能沒有半導(dǎo)體廠商的支持？當然，他們也絕不會缺席。

ST直流快速充電站解決方案

STMicroelectronics（意法半導(dǎo)體）認為，雖然基于可再生能源和電池存儲技術(shù)（將充電站移出電網(wǎng)）的架構(gòu)正在興起，但主流的解決方案依然是通過電網(wǎng)和變換器（功率范圍是120kW或以上，擁有一個三相輸入功率因數(shù)校正（PFC）和一個隔離的DC-DC轉(zhuǎn)換器供電。

ST在碳化硅（SiC）和硅功率MOSFET、二極管和保護器件（TV）、絕緣柵極驅(qū)動器、以及高性能STM32微控制器上擁有很強的技術(shù)實力，由這些器件構(gòu)成的充電樁解決方案，可幫助充電樁制造企業(yè)開發(fā)出高效的高功率密度直流快速充電站。

TI直流充電站解決方案

直流充電站設(shè)計需要專業(yè)知識才能實現(xiàn)如下特性：精確檢測和控制直接流向汽車電池的電源輸出；高功率密度以支持更快、更高功率的充電標準；高效的PFC和直流/直流轉(zhuǎn)換，以降低損耗；方便用戶與系統(tǒng)互動的HMI。

TI（德州儀器）提供的直流充電（樁）站參考設(shè)計主要圍繞上述技術(shù)要求展開，從而幫助充電樁制造企業(yè)快速打造更加智能且更加高效的電動汽車（EV）直流充電（樁）站。

無論是PFC級、直流/直流功率級設(shè)計，還是中央控制系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)都是設(shè)計高效的直流充電站所需的正確組成要素，用戶可以直接采用整體的參考設(shè)計，亦可根據(jù)自己所需選取其中的一個子系統(tǒng)。

Infineon直流充電解決方案

英飛凌（Infineon Technologies）將EV汽車直流充電樁的設(shè)計要求歸納為四點：一是增加輸出功率以縮短充電時間；二是在一組充電站尺寸內(nèi)提高功率密度；三是通過增加負載來提高效率；四是降低功耗達到節(jié)約成本的目的。

Infineon的直流充電樁解決方案涵蓋了從千瓦到兆瓦的功率范圍，是一系列高效的半導(dǎo)體產(chǎn)品組合，包括優(yōu)質(zhì)的功率半導(dǎo)體、微控制器、柵極驅(qū)動器IC和安全身份驗證解決方案，可滿足EV電池的快速充電需求。

如今，120kW的直流充電樁可以在30分鐘內(nèi)將EV電池的電量充至接近80%，隨著快速充電技術(shù)的改進，充電時間有望進一步縮短。與新能源汽車性比，雖然充電樁的硬件技術(shù)門檻要低很多。 但是，要設(shè)計一款成功的EV直流充電電源仍然極具挑戰(zhàn)性。從半導(dǎo)體廠商提供的充電樁解決方案來看，他們基本都給出了完整的參考設(shè)計，用戶也可以選取其中的一個子系統(tǒng)用于自己的設(shè)計中，這種靈活的設(shè)計思路，非常有利于充電樁制造企業(yè)將產(chǎn)品快速推向市場。 眾所周知，充電樁已被寫入政府工作報告和“十四五”規(guī)劃綱要，隨著國家對“新基建”任務(wù)的部署不斷加強，以及新能源汽車的高速發(fā)展，充電樁行業(yè)將步入高速發(fā)展階段。為有效解決各類應(yīng)用場景下的新需求，充電樁技術(shù)亦將持續(xù)優(yōu)化升級，在安全、低碳、經(jīng)濟性和方便性等方面都將有極大改善。

原文標題：萬億充電樁市場，半導(dǎo)體廠商如何入局？

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