充电桩产品上将找不到一颗欧美日韩的芯片充电桩发展趋势系列之五

　　2016年，电动汽车及充电桩行业大热，众多玩家入场做15kW充电模块。据说是华为率先发力，将15kW充电模块的价格降到了0.18元/瓦；紧接着，到了2018年，20kW全面代替15kW，价格降到了0.16元/瓦；到了2020年，又降到了0.13元/瓦。时至今日，20kW仍是主流功率，但价格已到了0.11元/瓦。六年时间里，20kW模块单价从3200元降到2200元。但是，整桩价格从2019年之后就相对稳定了。
　　为什么充电模块的价格下降得这么快？当然一方面是充分竞争，行业洗牌，规模效应，另外一方面，就是国产化替代。
　　充电模块的成本组成主要包括功率MOS管、功率二极管、电解电容、磁性器件、DSP（ARM）、隔离光耦、驱动芯片、三极管、运放、阻容、NTC、PCB板、风扇、接插件、外壳、线束，等。其中，功率MOS管、功率二极管、电解电容、磁性器件、DSP、驱动芯片的成本占比65%。另外35%的成本，属于深圳方圆50公里供应链圈，要靠规模化降本。磁性器件的降本主要也靠规模化。功率MOS管、功率二极管、电解电容、DSP、驱动芯片的降本，国产化替代则功不可没。
　　国产化替代的直接压力不是降本，而是＂不得不＂。不用国产，就没得用，公司就得关门。
　　2016年，高斯宝（ 能效电气的前身是深圳市高斯宝电气技术有限公司新能源事业部，创办于2016年）电源产品上使用的电子物料主要还是进口的。功率MOS管用英飞凌、ST，电容用日系的红宝石、黑金刚，运放用TI、ON，驱动芯片用IXYS、Sillicon Lab，隔离光耦用松下，ARM用 ST，DSP用TI。但是，过去几年里，一直闹＂缺货荒＂，一刻都没安宁过。很多工程师的时间精力都用在了令人心惊肉跳的物料替代测试上了（物料替代是质量控制的最大难点）。在这个行业，好像经济不景气是假象。
　　＂缺货荒＂率先成就的是国产功率MOS管行业。功率MOS管国产替代，将很快实现100%了！疫情之前，进口的功率MOS管就很难买，传闻是智能手机芯片将晶圆的产能用掉了，功率MOS管属半导体行业的低端产能，国际大厂优先保供销量更大的消费电子用IC去了。疫情之后，电动汽车从To B市场转向To C市场，消费者突然开始主动接受电动汽车，电动汽车市场从To B到To C了，从出租车、网约车到个人消费。2021年电动汽车销量突然大增，2022年电动汽车销量继续大增。增、增、增，涨、涨、涨。2022年上半年，国产功率MOS管也一颗难求了!
　　电动汽车太耗MOS！功率MOS、普通MOS，需求都很大（如下图）。高傲的汽车大厂甚至不管是不是车规级芯片了！时势造化，功率MOS管国产化就这么稳了！！ 华润微、新洁能、东微、尚阳通等国产MOS乘势崛起。谁将是中国的英飞凌、ST？
　　2022年，国产MOS纷纷大涨价，超级变态地涨价，和当年猪肉涨价一样的疯狂，因此，我们可以期待，若干年后，国产MOS将疯狂跌价，和去年猪肉跌价一样地疯狂。但是，MOS管的跌价也许和猪肉不一样，IC产能是阶跃式的跃升，不是线性式的增长。
　　运放、高端隔离运放、驱动芯片、隔离光耦，这些芯片不知道为什么也在2021年严重缺货，虽然成本不是特别敏感，但也在2021年被动地被国产化替代掉了。圣邦微、纳芯微、数明、润石等乘势而起。谁将成为中国的TI、ADI？
　　这篇趋势文章的标题是＂充电桩产品上将找不到一颗欧美日韩的芯片＂。充电桩里面的各种IC将100%国产化。倒数第二颗被替代的将是ST的ARM，最后一颗被替代的将是TI的DSP。 DSP主要用于充电模块的PFC和DC/DC的数字控制。ARM的种类很多，一类用于替代数字控制的DSP，另外一类是用在充电控制器和通信板上MCU。
　　电力电子领域的数字控制，从开关频率比较低的逆变器（DC/AC）开始，90年代末就流行了; 用在AC/DC上，则是从2002年才萌芽。我2002年毕业做的第一个预研项目就是基于TI DSP（TMS320F2406）控制移相全桥。（八卦：这个项目2003年从预研部转给了一次电源，我的代码转交给了王同学，直到2005年才量产。如果当年我能从预研部到研发部，将这个项目搞到量产，也许我就一直做工程师，成为一个数字控制专家了。 我常吹牛的是，艾默生的第一个数字控制电源的每一行代码是我写的，用的全是汇编语言（在阮大师的指导下）。） 2003年上半年，为了避免TI垄断，改用ADI的DSP控制LLC。阮大师觉得ADI DSP用起来很不爽，不能作为公司平台，2004年，开始用摩托罗拉的DSP（摩托罗拉DSP在2004年卖给了飞思卡尔，然后又卖给了NXP）控制三相单极PFC（PFC和DC集成一级电路，没有单独的PFC电路）。当年的DSP不能输出10路以上的PWM，需要CPLD配合才能同时发出16路PWM，而且CPLD造成了不同PWM之间有时延。当年示波器最多也只有4个通道，调试这种电路非常痛苦。（八卦：这个预研项目终于失败了，实现了公司提出的预研部要敢于做50%可能失败的项目之战略目标，要搞大预研，别整天搞小预研。）
　　TI后来将用于数字控制的C2000系列从DSP分类出单独拿了出来，改名了一次，不叫DSP了（叫啥名字，我忘记了）。我刚看到TI网站上将当年改的名字又改了一次，改为real-time microcontrollers，型号如TMS320F280025。但是，人们仍然习惯叫DSP。区别于这种DSP的ARM，开始大量代替DSP，而且性能更强大，成本更低，比较流行的如ST的334（型号STM32F334）。代替这种用于数字控制的DSP或ARM的国产芯片，总是会有的，而且会很快。
　　用于充电控制和后台通信交互的ARM，如STM32F105、STM32F107，在这几年也都被国产化替代了。兆易创新、雅特力等国产MCU厂家纷纷崛起。这类芯片的国产替代很有意思，都可以Pin对Pin兼容。三下五除二就替代了。小批量2000套，等待市场一年的使用反馈，没问题就全部给替代了。呼啦呼啦的。替代得爽啊！
　　综上，等待国产的用于控制PFC和DC/DC的DSP或ARM量产并成熟后，电源行业和充电桩行业里就没有一颗欧美日韩的芯片了。其实，这样的芯片已经量产，只是我们胆小，要等待2000套小批量，市场验证一年后才敢替代。
　　如果不是缺货慌和贸易战，电源行业的国产替代速度不知道要慢多少年哦！！！市场上大面积地用起来了，芯片的性能和可靠性就起来了。没有市场检验，没有迭代，质量是上不去的。
　　希望能效电气将发布第一台完全没有一颗欧美日韩芯片的充电桩！
　　国货当自强。购买充电桩，认准WattSaving能效品牌。