在中国，新能源汽车市场正飞速发展。根据公安部最新数据，截至2024年6月底，我国新能源汽车的保有量已突破2472万辆。然而，与电动汽车需求迅猛增长形成鲜明对比的是，充电设施的配套情况尚不尽如人意，充电站和充电桩的能源效率提升仍有较大空间。
面对这一现状，新能源汽车充电站亟需在技术革新和应用效能上进行转型升级。一方面，推广光伏储能充电一体化系统的应用是解决之道之一；另一方面，创新功率半导体器件和IC芯片的应用，将成为充电设施系统的核心力量。这些措施将有效应对充电站建设与运营中的难题，为广大新能源汽车用户带来更多便利。让我们一起期待充电技术的革新，为绿色出行贡献力量。
市场与政策双重加持
“光储充”将成为新生代交通基础设施
根据工业和信息化部的规划，预计到2025年，我国的电动汽车与充电桩比例将达到2:1，而到2030年，这一比例将进一步优化至1:1。这一目标明确显示了，随着新能源电动汽车用户需求的激增，我国充电基础设施的建设正迈向高速发展阶段，并且步伐还将不断加快。其中，“光储充”一体化充电站，作为新能源车与可再生能源结合的关键环节，已经成为一个快速发展的新兴行业赛道。
“光储充”一体化技术，通过整合光伏和储能系统，能够有效“削峰填谷”，保障电网的稳定运行，并通过充电桩为电动车提供清洁能源。这种方法不仅减轻了传统充电桩对局部电网的冲击，而且与依赖化石燃料的发电厂相比，光伏充电桩提供的能源更加清洁环保。大规模推广光伏充电桩，不仅能够满足国内电动车充电需求，还能推动我国经济和能源结构的转型，保护生态环境，对可持续发展具有重要意义。
光储充一体站的运行机制是根据车辆充电需求和光伏发电量来制定运营策略。在一体站内，光伏发电优先满足充电需求，不足时由储能系统补充，必要时从电网购电；光伏发电过剩时，则可以为储能系统充电或向电网售电，创造额外收益。这种灵活的充放电方式，降低了充电桩的峰谷差异，提升了系统的经济性和环保性。光储充一体站的适用场景主要包括城市充电站、高速公路服务区和工业园区。
“光储充”一体化充电站的诞生恰逢其时，满足了市场需求。国家在政策层面一直高度关注并鼓励“光储充”一体化充电站的建设，近年来政策支持力度更是不断加大，为行业的发展提供了强有力的保障。
2020年11月，国务院办公厅正式发布《新能源汽车产业发展规划（2021－2035年）》，明确提出支持建设“光储充放”多功能综合一体站。从此，新能源汽车“光储充”一体化充电站作为电动汽车充电基础设施的重要组成部分，开始受到业界的高度关注和重视。
到了2022年1月，国家发改委联合十部门共同发布《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》，该文件倡导在各单位和园区内部充电设施中探索“光储充放”一体化试点应用。得益于政策的推动，自2022年起，众多城市和企业纷纷投入到“光储充”一体化电站的建设热潮中。
进入2023年，国务院办公厅发布的《关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》强调，要充分利用新能源汽车在电化学储能体系中的作用，加强电动汽车与电网的能量互动。产业界开始推崇V2G（Vehicle to Grid）理念，在一体化充电站的应用中，更加注重新能源汽车与电网运营服务的优化互动。
到了2024年4月，国家能源局发布《关于促进新型储能并网和调度运用的通知》，指出电力调度机构需根据系统需求，制定新型储能调度运行规程，科学确定调度运行方式，公平调用储能调节资源。该通知积极支持“新能源+储能”、“聚合储能”、“光储充一体化”等联合调用模式的发展，优先推广新型储能试点示范项目，以充分发挥储能的多元价值。
高性能、高效率半导体芯片
构成领先“光储充”解决方案
随着市场规模和用户需求的不断增长，“光储充”一体化系统日益普及，推动了相应设施在能源转换和利用效率上的持续提升。在光伏等可再生能源领域，半导体功率器件和IC芯片扮演着转换、存储和管理的关键角色，对于提升整个系统的效率、可靠性和性能至关重要。特别是新型宽禁带半导体材料，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的发展，为可再生能源的应用带来了新的突破。这些材料相较于传统的硅基半导体，具有更卓越的性能，能够在更高温、电压和频率的环境下运作，为打造更紧凑、高效和稳定的能源系统提供了可能，满足了“光储充”一体化充电站等可再生能源基础设施的快速增长需求。
“光储充”系统主要由光伏发电系统、储能集成系统和充电桩三部分组成，其整体性能和效率直接受光伏转换效率、储能电池的循环性能和充电桩系统效率的影响。
针对“光储充”系统这一典型的可再生能源应用，安世半导体提供了全面的解决方案，涵盖光伏逆变器、储能变流器和EV充电桩等多个领域。在主功率变换、辅助电源、栅极驱动和保护、信号处理与传输等关键环节，安世半导体都能提供多样化的选择，满足不同的应用需求。
近期，安世半导体成功推出了多款半导体IC芯片，进一步丰富了其“光储充”一体化系统解决方案，增强了其作为方案解决商的实力。
安世半导体的NGD4300 120 V半桥栅极驱动器系列，适用于逆变器、储能系统和充电桩等多种应用场景。该控制器支持更短的传输延时，通过包括SOI层在内的优化设计，提高了系统的鲁棒性。在性能方面，NGD4300展现出-10 V的输入电平瞬态耐负压，确保了电路的高可靠性；同时，它实现了13 ns的通道延迟和1 ns的通道间延迟误差，提供了快速的瞬态响应能力。由于其能够以4 A的驱动电流提升开关速度，以及0.7 mA的IDDbbO/IHBO工作电流，使得电路效率得到了显著提升。
图注：NGD4300半桥栅极驱动器即便在-13 V的负压下，其高/低输入电平仍然能保持稳定、出色的工作状态。
安世半导体的NEX80806 AC/DC反激式控制器，专为光储电源系统的辅助供电模块设计，如逆变器的辅助电源部分。NEX80806在芯片设计上进行了多项优化，以适应工业应用的需求。特别推出的工业版本，为客户提供线电压过压保护功能，实时监控输入电压，保护辅助电源免受电压波动的影响。此外，NEX80806采用了先进的倒封（Flip Chip）封装技术，有效降低了芯片热阻，为工业应用提供了额外的热冗余。与同类产品相比，NEX80806系列在相同的IC OTP保护阈值下，能够容忍的系统环境温度提升了20 ℃以上。
安世半导体的NXF650x驱动器变压器，适用于追求高效率和低EMI干扰的应用场景。该产品具有低RON和高输出特性（例如NXF6501能实现1.2 A电流，而市场上的同类产品通常为350 mA），从而实现系统的高效率。它还具备独特的故障安全输入保护功能，能够防止反向供电，并在任何阶次上电时提供保护；同时，它能将EMI干扰降低到极低水平，满足或超过CISPR25 5级和CISPR32 B级标准。
此外，安世半导体还为逻辑器件推出了创新的SOT8065封装技术，助力器件实现高效的逻辑控制和信号转换。与含铅封装相比，SOT8065封装通过减少PCB面积，大幅降低了应用成本；该封装具备侧边可湿焊盘（SWF），便于进行自动光学检测；它提供多种流行电压系列，适用于缓冲器、逆变器、门电路、开关、触发器和转换器等多种器件。
晶体管、二极管等功率器件诸多优势
促进“光储充”水平提升
在功率器件领域，安世半导体在其“光储充”系统解决方案中，运用了行业领先的技术，涵盖了GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）、SiC MOSFET（碳化硅金属氧化物场效应晶体管）、SiC二极管、IGBT（绝缘栅双极晶体管）以及中低压MOSFET等功率半导体器件。这些高性能器件的集成，大幅提升了“光储充”系统的整体性能表现。
GaN FETs器件以其高临界电场强度、高电子饱和速度和卓越的电子迁移率而著称，这些特性使得它们在电源转换拓扑中能够实现极高的转换效率、功率密度，以及最低的功耗和开关损失，从而降低系统成本。这些优势使GaN FETs成为光伏逆变器、储能系统等高性能功率转换应用的理想选择。
安世半导体是行业内唯一同时提供级联型（D-mode，Cascode）和增强型（E-mode）GaN FETs器件的供应商。公司独家推出的650 V GaN FETs产品采用具有最佳散热性能的CCPAK封装，能够将“光储充”系统的转换效率提升至99%以上，开关频率可达到1 MHz以上。此外，其CCPAK封装的GaN FETs在可靠性方面也优于竞品。安世半导体的GaN FETs还拥有较低的反向恢复电荷（Qrr）、出色的温度稳定性和优异的反向续流能力，进一步增强了其市场竞争力。
随着电动汽车行业为解决续航里程和充电速度问题而加速从400 V转向800 V电池系统，SiC功率器件成为了首选。在此背景下，1200 V耐压的SiC功率芯片成为了行业研发的重点。安世半导体已成功研发出性能卓越的1200 V SiC MOSFET，包括采用TO-247封装和日益受欢迎的D²PAK-7表面贴装器件（SMD）封装的NSF0xx120D7A0系列。
安世半导体的SiC MOSFET器件在导通电阻随结温上升的稳定性、综合品质因数FoM和阈值电压稳定性方面表现优异，且相比竞品具有更低的体二极管正向压降和更小的门极电荷，减少了噪声导致的错误开通概率。这些特性使得SiC MOSFET器件能够以更高的开关频率运行，从而可以使用更小、成本更低的磁性器件，降低开关损耗和系统发热。在高母线电压应用中，如光伏逆变器，使用高耐压的SiC MOSFET可以简化拓扑结构，提高效率，减少器件数量和成本。这些卓越的性能和特性，使得安世半导体的SiC MOSFET在光伏、工业电源开关及汽车应用中，大幅提升了安全性、稳健性和可靠性标准，满足了电动汽车OBC、充电桩、不间断电源以及太阳能和储能系统等多个市场的需求。
在工业应用中，大电流场合通常采用功率模块，但由于成本较高，多管并联方案仍然普遍。VGS(th)是多管并联时影响动态均流的关键参数之一。安世半导体的SiC MOSFET具有行业领先的VGS(th)稳定性，有效减少了由于VGS(th)不一致导致的电流分布不均，避免了单个器件承受过大电流应力，以及潜在的寿命和失效问题。
安世半导体的650 V IGBT产品以其低VCESAT和开关损耗而著称，参数稳定且误差小，便于并联使用。该产品还展现了卓越的反向恢复能力，在运行温度下能实现更低的正向压降，同时具备出色的电流处理能力，符合RoHS和无铅行业标准。
与竞争产品相比，安世半导体的650 V IGBT具有更优化的EOFF特性，以及更低的电磁干扰，能够在尖峰电压上提供更大的安全边际，同时热性能和系统效率也更胜一筹。
安世半导体的SiC二极管产品特点包括超低正向压降和优秀的反向恢复能力，其开关特性对温度变化不敏感，并基于混合式PIN-SiC二极管（MPS）保持了高鲁棒性。
安世半导体的中低压MOSFET产品以行业领先的性能和广泛的规格选择，为新能源应用提供了强大支持。这些器件采用创新的LFPAK铜夹片封装，拥有7种以上的封装形式和超过400种料号，能够灵活应对低压功率转换、充放电管理等多种需求。
安世半导体的MOSFET产品普遍采用LFPAK铜夹片封装，不仅具备高达175 °C的结温特性（优于行业普遍的150 °C），而且在焊接可靠性和抵抗PCB板弯曲方面表现突出。这种封装还能有效降低RDS(ON)导通电阻，并提供更高的ID(max)漏极电流，显著增强了产品的市场竞争力。
最新推出的NextPower 80/100 V MOSFET系列，采用CCPAK1212封装，具备高达505 A的持续ID(max)电流能力和3558 A的峰值电流，以及0.67 mΩ的极低RDS(ON)。该系列器件还拥有优异的散热性能，并提供顶部和底部散热选项，为工程师提供了灵活的散热方案。这一新产品的推出，进一步丰富了安世半导体的MOSFET产品组合，为高功率密度应用提供了更强大的解决方案。
安世半导体专注于利用创新的前沿技术，为“光储充”系统中的光伏逆变器、储能变流器、电动汽车充电桩等关键组件，提供更为高效的解决方案。随着“光储充”系统部署规模的增加和产业链的成熟，不断升级的半导体产品及其解决方案，特别是宽禁带（WBG）半导体技术的重大进展，将在光伏等可再生能源系统的部署和优化中扮演越来越关键的角色。这一持续的进步，不仅有望应对不断上升的能源需求，而且将以一种可持续、高效率和环保的方式推动能源的实现。
#IC China2025#中国国际半导体博览会
