作為現(xiàn)代社會運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，?能源的重要性不言而喻。由于現(xiàn)代社會的發(fā)展消耗了大量的化石能源，導(dǎo)致環(huán)境污染、氣候變暖等生態(tài)環(huán)境問題，能源轉(zhuǎn)型迫在眉睫，如今，光儲充一體化正逐漸成為這場能源革命的新焦點。光儲充一體化是將光伏發(fā)電、電能存儲和電動汽車充電相結(jié)合的一種新型能源應(yīng)用模式，這將為能源的未來帶來無限可能。

在2024年慕尼黑上海電子展上，意法半導(dǎo)體帶來了一面能源展墻，展示ST為實現(xiàn)碳中和和可持續(xù)發(fā)展的儲能及能源管理解決方案。這一整套混合能源系統(tǒng)，涵蓋從發(fā)電和儲能，到配電和用電的整個能源轉(zhuǎn)換鏈。我們可以看到各種元器件和電氣裝置，包括太陽能板、電力線載波通信、微型逆變器、光伏逆變器、電池管理系統(tǒng) (BMS)、雙向儲能系統(tǒng)和電動汽車充電系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)能源解決方案相比，意法半導(dǎo)體的新能源解決方案呈現(xiàn)的是光儲充一體化的交互生態(tài)鏈，多余的能量存到電池，等電網(wǎng)需要時再回歸電網(wǎng)。通過太陽能、電動汽車與電網(wǎng)以及負載之間的能量和信息互動，?支持電網(wǎng)穩(wěn)定運行，?實現(xiàn)削峰填谷、?虛擬電廠、?聚合交易等應(yīng)用場景。?這一技術(shù)被認為是構(gòu)建新型智慧電力系統(tǒng)的重要組成部分，?能夠成為分布式儲能系統(tǒng)的重要保障。

能源展墻連連看，意法半導(dǎo)體談差異化技術(shù)能力

整個系統(tǒng)采用了意法半導(dǎo)體最先進的第三代半導(dǎo)體的碳化硅MOS、增強型氮化稼、電氣隔離柵極驅(qū)動器，以及高性能的MCU，可以大大提高整體系統(tǒng)的能源效率，減少能源損耗和碳排放，從而可以更好地幫助實現(xiàn)碳中和和可持續(xù)發(fā)展。意法半導(dǎo)體電源與能源技術(shù)創(chuàng)新中心資深應(yīng)用工程師徐宗瑞先生介紹說：“意法半導(dǎo)體的儲能及能源管理解決方案采用ST 8500用于電力線載波通訊，L9963用于BMS管理監(jiān)測，用這樣一些器件可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的能源交互，實現(xiàn)對新能源系統(tǒng)的有效控制和保護，在光儲充三者一體化的生態(tài)系統(tǒng)中，互相配合地提升能源的利用率。”

值得一提的是，微型逆變器上使用的MasterGaN1L是一款先進的系統(tǒng)級功率封裝器件，封裝內(nèi)部集成了柵極驅(qū)動器、控制器和功率晶體管，從而可以更好地優(yōu)化驅(qū)動特性，減小柵極驅(qū)動器和氮化稼功率器件之間的距離，從而最大限度減少寄生效應(yīng)和損耗，也有利于減小整體產(chǎn)品的尺寸。MasterGaN1L的工作溫度范圍為-40°C至125°C。集成的功率氮化稼具有150 mΩ的RDS(ON)和650 V漏源開路電壓，而嵌入式柵極驅(qū)動器的高側(cè)驅(qū)動供電可由集成式自舉二極管輕松提供。MasterGaN1L其內(nèi)的驅(qū)動集成有欠壓鎖定(UVLO)保護，互鎖和過熱保護(OTP)，保證氮化稼可以穩(wěn)定、安全、高效運行，并且互鎖功能可避免出現(xiàn)上下管共通的情況。而集成氮化稼功率管可以方便工程師進行簡易化設(shè)計，更快助力產(chǎn)品開發(fā)。MasterGaN1L采用緊湊型9x9 mm QFN封裝，無需任何輔助散熱措施，僅靠PCB就可以散熱。

而基于L9963E、L9963T和STM32G0B1的電池管理系統(tǒng)解決方案，主要特點是符合AEC-Q100標準的汽車多節(jié)電池監(jiān)控和均衡，通過高精度的16 bit ADC和模擬電路設(shè)計可以檢測和監(jiān)控（最多14個電池）每個電池的電壓、電流、溫度，溫度監(jiān)控通過內(nèi)部和外部有多通道NTC接口實現(xiàn)，具有電池過壓/欠壓檢測和均衡欠壓保護，通過菊花鏈可以連接多達31個設(shè)備，STM32G0B1通過隔離SPI接口L9963T完成對L9963E編程。

為了幫助設(shè)計工程師更好地解決問題，意法半導(dǎo)體提供了平臺和開發(fā)工具。其中之一是eDesignSuite，這是一個幫助設(shè)計和模擬基于特定組件的電路的應(yīng)用程序。它允許用戶快速修改和試驗以提出最佳解決方案。在方案設(shè)計過程中，ST eDesignSuite平臺可以幫助客戶快速選擇合適的電力拓撲結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體器件，包括開關(guān)管、芯片等。從而建立并確定初始平臺的設(shè)計需求，同時在軟件控制開發(fā)方面，意法半導(dǎo)體還會提供軟件STM32CubeMX, STM32CubeMonitor, STM32CubeProgrammer等幫助客戶選擇合適的MCU，合理分配MCU的資源，幫助客戶更好理解、調(diào)試和控制。意法半導(dǎo)體提供包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計在內(nèi)的一系列的軟件開發(fā)工具、示意Demo等，幫助客戶更快更好地完成產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)。

機會留給有準備的人，意法半導(dǎo)體展現(xiàn)硬核實力

意法半導(dǎo)體是一家全球排名前列的半導(dǎo)體公司，借助其強大的實力可以提供先進的半導(dǎo)體器件，包括硅和碳化硅的功率晶體管、二極管、運算放大器，以及全系列控制器，許多分立和集成器件等，可實現(xiàn)比其他競品，更高的效率，更好的可靠性和穩(wěn)定性。在碳化硅方面，意法半導(dǎo)體有廣泛的產(chǎn)品組合，從650V-1700V，以及即將推出的2000V產(chǎn)品。碳化硅器件已廣泛應(yīng)用在工業(yè)和汽車應(yīng)用解決方案中，如光伏逆變器、汽車充電站、能源生成和儲能系統(tǒng)，無論是主功率回路，還是輔助電源，都可以采用碳化硅的MOS和二極管來提升整體的性能。同時為了進一步擴大產(chǎn)能，滿足日益增長的市場需求，意法半導(dǎo)體計劃在意大利卡塔尼亞建立全球首個集8英寸碳化硅功率器件和模塊制造、封裝、測試于一體的一站式產(chǎn)業(yè)園。意法半導(dǎo)體在中國本土也成立了一家碳化硅合資晶圓制造廠，提出in China for China原則，持續(xù)夯實產(chǎn)品鏈，并堅定碳化硅的發(fā)展方向，提升產(chǎn)品和性能的競爭力。

在氮化稼方面，ST擁有全面的氮化稼產(chǎn)品組合，分立GaN和系統(tǒng)封裝GaN，比如MasterGaN集成了柵極驅(qū)動和氮化稼晶體管，ViperGaN集成了反激控制器和氮化稼晶體管，從而可以更好的適應(yīng)和推動未來和全球新能源領(lǐng)域的發(fā)展。對于更高壓的氮化稼產(chǎn)品，也正在仔細研究橫向結(jié)構(gòu)，1200V氮化稼晶體管，以契合光伏逆變器高壓的需求，在產(chǎn)能方面，意法半導(dǎo)體在法國圖爾持續(xù)擴展氮化稼產(chǎn)品，以滿足持續(xù)擴展的氮化稼市場。

那么意法半導(dǎo)體在儲能技術(shù)領(lǐng)域探索了哪些創(chuàng)新路徑，以應(yīng)對能源轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)？意法半導(dǎo)體多年來堅持對多種能源儲存技術(shù)進行投資，通過招募儲能專家，建立儲能平臺，并與國內(nèi)制造商、分銷商和高校設(shè)立聯(lián)合實驗室，無論是在汽車還是工業(yè)領(lǐng)域，都著力于碳化硅、氮化鎵、高性能MCU等半導(dǎo)體器件的更好技術(shù)的開發(fā)和控制應(yīng)用。目前意法半導(dǎo)體的儲能方案可以覆蓋6.6kW-50kW的功率等級，采用意法半導(dǎo)體最新的第三代半導(dǎo)體碳化硅MOS和高性能的MCU，保證儲能系統(tǒng)能工作在更高的效率。意法半導(dǎo)體也將繼續(xù)積極擴大在能源儲存方面的投資， 逐步優(yōu)化半導(dǎo)體性能，助力客戶進行更高更好的發(fā)展。

在談及對電動汽車充電市場的計劃和面臨的挑戰(zhàn)時，徐宗瑞先生表示：憑借先進的碳化硅制造工藝和完全垂直整合的工藝鏈，意法半導(dǎo)體為廣泛的電動汽車應(yīng)用包括主驅(qū)逆變器、OBC、DC-DC轉(zhuǎn)換、汽車充電站和電動壓縮機等提供碳化硅器件，這顯著提升了電動汽車的性能、效率和續(xù)航里程。在電動汽車充電方面，意法半導(dǎo)體提供完整的直流充電樁和儲能解決方案，使用新一代的寬禁帶半導(dǎo)體例如分立和ACEPACK封裝的碳化硅MOS，意法半導(dǎo)體致力于提高充電功率等級和效率，以滿足電動汽車充電市場不斷發(fā)展的趨勢，積極響應(yīng)市場變化，確保半導(dǎo)體器件，包括碳化硅器件和MCU的可靠性和穩(wěn)定性，并不斷優(yōu)化、創(chuàng)新新一代寬禁帶半導(dǎo)體的性能，這對于滿足電動汽車更高效率、更高功率密度、更快充電速度的要求至關(guān)重要。這也是意法半導(dǎo)體將面對的挑戰(zhàn)和技術(shù)障礙。為此ST專門成立了電源與能源技術(shù)創(chuàng)新中心，并保持和廣大廠商以及各高校密切溝通交流，不斷探索和優(yōu)化碳化硅器件的更好應(yīng)用。

如今，光儲充一體化作為一種創(chuàng)新的能源解決方案已逐漸嶄露頭角，擁有專注于第三代半導(dǎo)體的專業(yè)研發(fā)人員和全系列控制器MCU產(chǎn)品的意法半導(dǎo)體將持續(xù)投資并推動第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加速全球新能源事業(yè)發(fā)展，并致力于成為全球半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)的長期的合作伙伴。期待意法半導(dǎo)體引領(lǐng)著我們走向一個更加清潔、高效、可持續(xù)的能源未來。