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粗中有细，

通用电焊机的数字化之路

在工业领域，一条焊缝的工艺水平决定着一架飞

机或是一艘轮船的机械性能，是一个国家基础工业能

力的写照。

例如，对于熔点较低的铝板来说，电焊机需要

精确控制焊缝的温度，太高的温度会瞬间烧穿薄薄

的铝板。而通用电焊机的脉冲铝薄板电焊机，可以在

0.36 毫米的厚度（相当于 5 张 A4 纸）上，实现精准

焊接，好似“张飞绣花”。这也让过去培养一名拥有

经验和手感的优秀焊工，成了一项艰难的工作。那

些顶尖焊工调试的参数，常常是一家制造企业的最

高级技术秘密。

在通用电焊机大展拳脚的舞台上，值得一书的是

南极科考“泰山站”的钢结构焊接工作。相关钢结构

首先在上海被焊接完成，被打包装船运到南极后再重

新组装。这些钢结构焊接部位即便面对极低温度，依

然不会发生裂开的情况。通用电焊机卓越的焊接水准

得此证明，而这一切得益于通用从 2014 年开启的焊

接数字化战略。

用数字处理器芯片替代传统电路，用触摸屏替代

原有旋钮开关操作，用一键设置工作模式替代不断调

整参数……数字化引领电焊机走向了更精准控制和更

简单操作的时代。

过去顶尖焊工的技艺，能够被掌握了数字化电焊

机的新手们完美复制，这也助推了中国制造业不断向

高品质迈进。通用电焊机每年投入一定资金用于项目

研发及设备更新，以增强自主创新能力，提高产品的

质量和市场竞争力。

2018 年，通用电焊机完成了研发中心的改造，

完善了数字化逆变焊机研发中心、焊接工艺试验室等

项目建设，为公司深入数字化焊接技术研究提供了更

加坚实的基础。

2019 年，通用电焊机又对焊接技术研究所进行

了升级，研究所设有机器人焊接系统、高能束焊接、

系统集成与控制、数值分析与虚拟工程、焊接质量保

证、新材料及表面技术等六个研究室，一个焊接检测

中心，以及机器人柔性加工系统、激光焊机和数控加

工系统等。

连云港石化管道的焊接服务则体现了电焊机数字

化的另一个特色。当时，施工人员希望电焊机能够实

施连续断弧的焊接作业。公司技术人员赶到现场之后，

用笔记本电脑对电焊机进行重新编程，实现了焊接工

艺的调整。施工人员使用之后，兴奋地表示，这就是

他们需要的电焊机。

对于传统电路控制的电焊机来说，要想重新设定

焊接工艺，大多需要更换器件，耗时费力。而数字化

的电焊机不需要更换任何一个零部件，只需要修改程

序就能实现符合施工现实需求的专用功能，无疑极大

地提升了效率。

有趣的是，通用给普通电焊机进行了专用编程后，

形成了面向行业痛点的专属电焊机。它们通常会在通用

电焊机型号名称之后加上一个汉语拼音，如专用于电力

行业的产品则会加一个“D”。而这些专用电焊机获得

了行业的青睐，也给通用电焊机带来了一大票订单。

PAGE | 100 上天入海，

如何适应严苛的施工环境？

每当新闻联播开始，通用电焊机的品牌经理们常

常会全神贯注地去看看有没有重大施工项目的报道，

因为在工地现场经常会出现通用电焊机的产品。

有一次，在新闻报道雪域高原建设“一带一路”

中巴经济走廊时，眼尖的经理一眼就看到了通用电焊

机那一抹醒目的橙色。有趣的是，通用自己也不清楚

哪一家施工单位在海外使用了自己的电焊机。

但可以肯定的是，通用电焊机之所以能亮相条件

艰苦的施工现场，主要原因在于它从研发一开始就从

客户的角度考虑：在工地上，电焊机所需的工业电源

并不是随处都有的，而通用电焊机的焊把线可以拉长

到 200 米并且电流不衰减，由此形成了一个直径 400

米的施工圈，足以应对恶劣的施工环境。

类似的新闻联播中的“免费广告”，还出现在雅

鲁藏布江大桥等多个重大项目施工现场。

值得一提的是，通用电焊机还参与到了神舟飞船

的建造中。面对国家需求，通用电焊机不仅不计成本

地提供针对特种钢材的电焊机及焊接材料，设计一整

套解决方案，还派人员常驻现场，随时提供技术支持

服务。对于公司来说，这些项目即使利润微薄甚至是

不赚钱，也会积极参与其中。

此外，在中老国际铁路通道、川藏铁路、中国商飞

C919、招商局集团、秦山核电站、振华重工集团、外

高桥造船、江南造船、大庆油田、杭州锅炉厂、北盘江

大桥、南极科考站、上海迪士尼、中国核工业二三建设、

杭州奥体中心、杭州影剧院、杭州地铁、武汉地铁等重

点工程项目中，也活跃着通用电焊机的身影。

通用电焊机总经理陈振刚

布局未来，

数字化向绿色化、智能化进阶

电焊机产业在数字化之后，将迎来智能化、绿色

化、自动化转型。

在数字化基础之上，配套机器人焊接手臂，将

推动电焊机走向自动化焊接领域；而在充分收集各种

材料的焊接数据基础之上，电焊机可以对焊接工艺做

出智能决策；第三代碳化硅、氮化镓半导体技术水

平的提升，可以让电焊机开关频率从 20kHz 提高到

200kHz，由此在很大程度上提高焊机的性能并降低

能耗，达到绿色低碳的效果。

面向未来，通用电焊机将建立健全的云智能焊接

管理系统、全渠道品牌营销一体化软件、供应商管理

平台等创新数字化运营解决方案，实现研发、设计、

采购、生产、销售、物流、库存等业务在线协同，提

升业务效率。

公司还将加强数据资源共享、提升智能制造水平，

通过对相关工序进行数字化改造，建设智能生产线，

实现公司精益生产、精细管理。

PAGE | 101

中国创新医疗器械出海先锋 沃比医疗

：

摘要：

从“出口替代”到“国产替代”

冲锋

沃比医疗从张江医谷出发

坚持做好产品

打破了神经介入高端医疗器械的垄断

向世界证明了中国创造的实力

回归

获得国际市场高度认可的

国产品牌重塑技术自信

用国际一流的产品进行国产替代

持续创新

让中国企业有足够的底气

迈向全球领先

35 亿元，近年来全球医疗器械行业最大的跨境

并购交易案之一。今年 4 月，上海沃比医疗科技有限

公司（以下简称“沃比医疗”）完成对德国全球神经

介入企业 Phenox 的收购，取得了中国创新医疗器械

企业出海，迈向国际化的重要实质性进展。

2016 年成立于中国医疗企业创新发展起源地之

一张江医谷的沃比医疗，有着“立足中国，志在全球”

的雄心，致力于挽救全球的中风患者。

几年来，沃比医疗一步一个脚印地探索着国产神

经介入医疗器械替代进口的可能性。凭借把产品做到

一流的匠心理念，创新研发出了多款性能名列全球前

茅的产品，成功让中国创造登上了世界的舞台。

在神经介入领域，沃比医疗是目前国内唯一一家

成功进入国际市场，在美国、欧洲等主要发达市场形

成销售规模，与美敦力等国际巨头竞争并获得国际认

可的企业，并已获评 2021 年度上海市“专精特新”

企业。

专精特新

PAGE | 102 中国企业也能创造国际一流产品

走进沃比医疗的生产车间，经过专业培训的技术

工人们借助显微镜，在对比头发丝还细的铂钨丝进行

着编织、焊接等工序，他们正在生产的是国内首个获

得美国 FDA、欧盟 CE 和日本 PMDA 认证的神经介

入栓塞产品——Avenir ™机械解脱弹簧圈。

颅内弹簧圈是脑血管破裂动脉瘤治疗中的常用器

械，神经血管介入治疗需要超高的精准度与最低的误

差范围，是临床医学上最具挑战的血管区域，如果产

品不够好，就会出大问题，严重会致死或致残，因此

神经介入医生对产品很是挑剔。

其实，数年前国内已有企业涉足颅内弹簧圈研发，

并率先完成了国产创新替代。但国产的推送杆和弹簧

圈相对僵硬、解脱机制缓慢，质量和可靠性与进口产

品存在一定差距，导致了目前国产化率仍不足 10%。

这让沃比医疗意识到，要与国际大公司去竞争，

把产品做成国际一流水平，才是突破的关键。因此，

沃比医疗坚持以国际化路线打造旗下产品。

沃比医疗在美国设立研发中心，将国外先进的产

品研发体系和创新理念引进中国，从产品研发、材料

选择到质量标准、生产加工，沃比医疗都严格按照国

际顶尖的标准执行。

但这还远远不够，需要在此基础上进行创新优化，

才能具备足够的竞争力。

如何创新突破？沃比选择从用户的需求出发。

颅内动脉瘤患者做介入手术，需要用推送杆将弹

簧圈输送至动脉瘤内，解脱释放弹簧圈，利用弹簧圈

的机械闭塞作用以及继发的血栓作用，防止动脉瘤再

破裂。这过程中，弹簧圈的解脱是关键的一步，也是

产品设计上的难点。

围绕临床在动脉瘤栓塞时快速填充，意外解脱或

无法解脱，踢管和推送等方面的痛点，沃比医疗在国

际先进的机械解脱的基础上，优化创新出了销索式机

械解脱机制，“医生手术时，只需要弯折推送杆末端

的折断点，就可以实现即刻解脱，解脱时间平均不超

过 1.5 秒，极大缩短了手术时间。”沃比医疗董事长

刘冰边说边轻轻折断了手中的推送杆，轻松抽出了连

接弹簧圈的金属丝。

此外，沃比医疗还创新研发了渐变推送系统，让

医生操作推送杆时更加顺滑省力，弹簧圈采用铂乌丝

缠绕而成，非常柔软，完美实现动脉瘤的均匀致密填塞。

Avenir ™机械解脱弹簧圈的顺应性、成篮可靠性、

收尾圈柔软性、解脱时间及解脱可靠性及并发症发生

率等关键技术点都达到国际一流水平。

除了颅内弹簧圈，沃比医疗还成功研发了业内公

认非常难制造的导管——血栓抽吸导管。

在中国，急性缺血性脑卒中（AIS）占所有脑卒

中约 70% 的比例，机械取栓是治疗急性缺血性卒中

大血管闭塞的一个重要手段。目前，国内神经介入公

司集中于取栓支架产品领域。

抽吸导管在临床应用中更方便医生操作，可靠性适

用性有效性更具优势，被认为是机械取栓的未来趋势。

不过抽吸导管比取栓支架在产品开发上复杂得

多，其对于抗折叠性能、管内涂层、通过性等都有很

高的要求。目前国内临床中使用的血栓抽吸导管基本

上依赖进口。

为打破垄断，沃比医疗决定率先攻下这个“高壁

垒的城堡”。

“由于要通过血管又要抽取血栓，这要求导管外

径要足够小，内径又要足够大，而且还不能太薄，不

然承受不住压力会导致变形。”沃比医疗副总经理杨

军介绍。

面对这种“既要又要”的难题，唯有创新才能得

到最优解。

沃比医疗攻克了抽吸导管的设计壁垒，推出了全

球首款中国自主研发的抽吸导管——Esperance® 系

列，其中 Esperance®6F 抽吸导管的大内腔 0.071\"

为临床带来更大的抽吸力，且在目前内腔同类产品中

拥有较小外径，提供柔顺的输送和近端操控性，在抽

吸流量和头端抽吸力方面都达到领先水平。

PAGE | 103

先获国际认可，再国产替代

我国脑卒中新发病例占全球的 40%，然而，国

产产品目前仅占不到 20% 的市场份额。

在产品方面，沃比医疗已经兑现了把产品做好的

理念，如何让大家知道中国的医疗产品也能做到国际

一流水平，让国人能够非常自信地去选择国产品牌，

是沃比医疗一直努力的方向。

为了实现这一梦想，沃比医疗市场化的道路和国

内其它医疗企业走得有点不一样。

沃比医疗率先让自己的产品通过了国际认证，赢

得国际市场的认可后再回国内与进口产品竞争。

沃比之所以走上“出口替代”的道路，除了产品

本身优秀，也离不开公司的创始基因。

沃比医疗两位创始人，安穆克曾就职美敦力市场

部，在美国、欧洲、南美、日本等地区都有丰富的销

售渠道积累和良好的合作伙伴关系；刘冰是北京人，

在神经介入领域沉浸多年，对医疗器械的各个销售渠

道都非常了解。

2018 年，Avenir ™机械解脱弹簧圈获得美国

FDA 认证，2019 年获得欧盟 CE 认证，并于 2019

年下半年正式进入国际市场，成为当时唯一在欧美销

售的国产弹簧圈产品。

作为在欧美市场与国际领先品牌直面竞争的

中国自主品牌弹簧圈，Avenir ™凭借卓越的表现，

已在超过 30 个国家或地区实现了商业化运营，进

入 UCLA、Kaiser（ 凯 撒 医 疗 集 团）、Klinikum

Stuttgart、BHR Hospital 等国际知名医院，获得了

国外市场的高度认可。

2019 年 12 月，沃比医疗与 Phenox 签署了商

业化战略合作协议，由 Phenox 在美国和欧洲独家代

理沃比医疗的 Avenir 弹簧圈销售业务，这也为沃比

医疗能成功收购 Phenox 埋下了伏笔。

2021 年，Esperance®5F&6F 抽吸导管，获批

FDA 上市许可。

国际市场的战绩增强了沃比医疗国产替代的信

心，“我们不仅具备国际大公司的研发和生产出国际

高水准产品的能力，同时也具备中国公司的灵活性，

可以跟国内医生进行更深入更密切的学术合作，跟国

内医生一起开发新的产品，这样才能持续创新，这是

我们具备的一个综合能力。”刘冰说。

2021 年 8 月，Avenir ™机械可解脱弹簧圈获得

国家药品监督管理局（NMPA）注册批准。截至目前，

Avenir ™机械解脱弹簧圈共有涵盖 6 大系列的 175

个型号在中国获批上市，在中国近百家卒中中心展开

试用。

2022 年 4 月，Esperance®6F 抽吸导管获得国

家药品监督管理局 NMPA 批准上市，成为全球首款

同时获得 NMPA 以及美国食品药品监督管理局 FDA

批准的“双证”国产抽吸导管。

我们能看到高端医疗器械的国产替代和出口替代

大潮正在涌来。收购 Phenox 后，浦东企业沃比医疗

也将拥有丰富的、国际化的神经介入产品组合，向神

经介入器械领域的全球领先企业迈进。

PAGE | 104 为激光手术锻造一把国产 瑞柯恩

刀

：

摘要：

一手创新，一手品质

把直径数厘米的结石

碎成小米粒般大小的一堆碎石

再从肾脏里尽数排出

排石简单方便、无出血

这是瑞柯恩钬激光技术的优势所在

从“无技术、无品牌、无市场”

到上海市“质量标杆”企业

国家级重点专精特新“小巨人”企业

瑞柯恩正在迎接属于自己的高光时刻

5 月 16 日，工信部公示了关于建议支持的国家

级专精特新“小巨人”企业名单 ( 第三批第一年 )，

上海瑞柯恩激光技术有限公司（以下简称“瑞柯恩”）

成功入选国家级重点专精特新“小巨人”企业。6 月，

瑞柯恩成功入选上海市“质量标杆”（2021-2022）

企业名单，其医用激光光纤获市药监局批准为首次

注册医疗器械产品，医用激光光纤项目还成功入选

2022 年第 2 批上海市高新技术成果转化项目名单。

专精特新

PAGE | 105“医工结合”，

围绕临床痛点开展技术攻关

自上世纪 90 年代末起，国内三甲医院泌尿外科已

逐渐开始使用钬激光刀来进行泌尿外科微创手术，使用

的主要是进口钬激光设备。由于临床对钬激光的需求量

非常大，很快国内就出现了大量仿制的钬激光设备。

这些国产仿制设备进入医院后，实际使用效果非

常差，要么用几次就坏了，要么出光不稳定，久而久之，

临床医生逐渐开始认为“国产钬激光，没有一个好货”。

以致于到了 2014年前，国产钬激光已沦落至“无技术、

无品牌、无市场”的境地。

彼时尽管看不到未来，李会永和张敬申依然决定

收购瑞柯恩，对其进行彻底的“基因”改造。一切源

于心底的使命感：打造一个全新的瑞柯恩，做国人信

得过的国产激光第一品牌。

收购之初他们就确定了走品牌化道路，以树立民

族品牌为己任。他们认为，未来，随着国内老龄化及

分级诊疗的推进，可降低对医生个人能力的依赖、实

现稳定可靠的微创手术的激光设备将在基层医院市场

大有可为。仅过去 8 年时间，一个脱胎换骨的瑞柯恩

就是最好的证明。

“基因改造”从植入“研发能力”开始，主要交

由李会永来负责。收购后的第一年，瑞柯恩的研发人

员即从 0 上升至了 10 人，研发投入也占到了营业收

入的 10%；截至目前，研发人员占比已超过 30%，

研发投入占到了营业收入的 15% 以上。

作为“工科男”，李会永的研发方法很简单：围

绕临床痛点开展技术攻关，使所有的研发活动落于实

处，并最终形成市场竞争力。

当时，国产钬激光受到泌外专家质疑的最大一个

问题便是功率衰减问题：大多数国产钬激光设备的使

用寿命仅有半年。

为了解决该问题，李会永就带着技术团队对每个

零部件逐一排查，进行优化，并不分昼夜反复试验、

进行测试。最终，仅用半年时间，瑞柯恩的团队就解

决了钬激光的功率衰减问题，使得国产设备的性能不

亚于进口设备。

此外，瑞柯恩的激光设备也是国内首家通过

EMC 检验合格的激光医疗器械。

瑞柯恩董事长李会永（左）和总经理张敬申（右）

瑞柯恩品质部员工在对产品进行质检

瑞柯恩是专业从事医疗激光及其相关配套器械

的研发、生产、销售及服务的创新型企业，主打产品

是超脉冲光纤铥激光治疗机、掺铥光纤激光治疗机、

Ho：YAG 激光治疗机，以及医用激光光纤。但在

2014 年前，它还只是一个做仿制钬激光设备的小作

坊式的企业，通常买些零部件组装一下，再经由销售

渠道卖到医院。企业没有研发人员，也没有能力进行

产品研发。

而改变，始于当时就职于国内某知名大药厂的张

敬申（现为瑞柯恩总经理）和券商从业者李会永（现

为瑞柯恩董事长）对其的收购和“基因”改造。

PAGE | 106 优良的机器性能和高超的碎石效率，使瑞柯恩的

医用钬激光成了泌尿外科软镜碎石的标配。在这次上

海疫情防控期间，还成功帮助临床医生救治了不少阳

性患者。

不止钬激光，还有铥激光。考虑到企业的长远发

展，瑞柯恩早在 2013 年就开始了对光纤铥激光展开

科研立项。

光纤铥激光平均波长 1940nm，接近于水的能量

吸收峰值，因而在外科手术中能发挥有效的组织汽化、

切割和凝固作用。光纤铥激光具有术式灵活、学习曲

线短、高效汽化、精准切割、术中安全不出血、术后

并发症少、“零”死亡率等特点，在良性前列腺增生

（BPH）的治疗中是替代等离子电切的“利器”。

瑞柯恩生产车间一角

另一个典型案例来自“激光软镜手术”。随着微

创手术需求的日益强烈，泌外临床应用对钬激光性能

提出了更高的标准：要求钬激光能够联合输尿管软镜

解决肾脏部位的结石。但当时，软光纤存在无法承载

高功率、效率低、手术时间长等弊端，碎石专家普遍

认为做软镜只能用进口设备。

瑞柯恩技术团队立马重新设计耦合光路，反复进

行验证，最终以 272μm 光纤输出 69.8W 超高激光

功率，完全满足了临床的软镜功率需求。后来，瑞柯

恩又对此进行了进一步优化，于 2016 年实现了超软

光纤（200μm）输出 52.1W 激光功率的技术水平，

一举超越了进口设备！“我们的钬激光耦合技术是世

界领先的。”李会永表示。

这一举奠定了瑞柯恩的市场地位。主要负责市场

营销及企业战略制定的张敬申终于敢大声说出：“瑞

柯恩钬激光如今成为各大医院软镜指定专用激光，是

软镜黄金搭档！”

“现在，国内大型三甲医院的医生们用的都是瑞

柯恩！”

“医工结合”的思路还在继续：瑞柯恩是全球第

一家实现医用钬激光脉宽可调的医疗器械公司。

在泌尿结石碎石手术中，窄脉宽可将结石碎块化，

宽脉宽可将结石粉末化，脉宽可调意味着，瑞柯恩的激

光设备可以根据临床需求及医生使用习惯，自行调整；

使用进口设备时，噪音太大，瑞柯恩可以做到“无声”

操作，被称为手术室的“无声手枪”“静音王”，给医

生打造非常舒适的手术室环境，保护医生的身心健康。

PAGE | 107

瑞柯恩自主研发的光纤铥激光治疗机于 2016 年

上市。该治疗机在业内率先采用融合波技术，可精准

控制被切割组织温度，同时实现伞状止血，使术野更

加清晰，在标杆三甲医院的临床应用中得到了多位专

家的认可。在治疗泌尿外科疾病方面，光纤铥激光治

疗机具有不可比拟的优势。

值得一提的是，瑞柯恩如今即将上市的超脉冲光

纤铥激光，超越了以往的同类产品，突破了原有的碎

石理念和手术方式，必将掀起泌尿系碎石技术的新浪

潮，成为新的真“金标准”!

此外，为了将先进的技术普及到更多区域，为地

方老百姓带去福利，瑞柯恩积极搭建学术平台，引导

和激发医生不断探索更好的术式；通过举办线上线下

培训活动帮助青年医生快速提升手术技艺和临床服务

能力，造福更多患者；持续开展科技赋能·泌尿行、

走进中国前列县（腺）、U 医公益行等大型公益活动；

开展手术视频大赛，助力年轻医生成长。迄今为止，

瑞柯恩已提供学术会议支持 596 场，会议覆盖 75 万

人次，开展专家授课 1450 余场，手术 1220 场，公

益手术 500 多台……

中华医学会泌尿外科分会最佳战略合作伙伴

经过几年的“换血改革”，瑞柯恩成功脱掉了

“散装”的帽子，并从国产激光企业中脱颖而出，成

为一颗冉冉升起的新星。“现在，国内大型三甲医院

的医生们用的都是瑞柯恩！”张敬申兴奋地告诉记

者。数据上，瑞柯恩“激光刀”的市占率演绎了一条

漂亮的增长曲线：从 5% 到 30% 再到 2021 年底的

37.84%。

更为重要的是，瑞柯恩激光设备、配套耗材的采

购价格平均比进口便宜约一半，售后服务价格也要比

进口少 10 万元 / 台，这更有利于激光设备在基层医

疗市场的应用推广。

有估算称，如果瑞柯恩每年销售 400台激光设备，

则在设备采购上每年为国家节约 5 亿元左右；若瑞柯

恩销售激光设备 1000 台，在售后维修上就为医院节

约 1 亿元左右；与激光治疗机配套的瑞柯恩医用激光

光纤耗材较竞品更纤细、更柔韧、传输效率更高，但

是价格仅是进口产品的 1/2，1 年也可节约上亿元。

敢为是瑞柯恩最鲜明的标签。李会永计划，激光设

备三大核心零部件：聚光腔、晶体、激光氙灯，未来

要全部实现国产化，以进一步实现供应链可控并降低

成本。其中，在聚光腔、晶体两方面，瑞柯恩已经完成

了国产化，性能优于进口；对激光氙灯的性能参数则“还

在摸索，预计明年年底可以达到进口同等水平”。

张敬申则表示，除继续深耕泌尿外科领域，推进

瑞柯恩激光设备进入基层医院的泌尿外科科室外，医

美、消化科、骨科、妇科、呼吸科、神经外科等领域

都是激光设备可为之处。未来，瑞柯恩将基于现有的

核心技术能力，进一步向其他科室拓展：“属于激光

的医疗设备革命才刚刚开始。”

如今的瑞柯恩已逐渐走上了正向发展循环：“随

着公司体量的进一步壮大，对于人才的吸引力也在提

升，以后还会做股权激励，企业的发展会越来越好。”

光纤铥激光波长 1940nm，

位于水吸收峰值，汽化切割效率高。

PAGE | 108 摘要：

车规芯片的国产化和自主化

迫在眉睫

新冠肺炎疫情暴发以来，全球汽车产业都受到了

芯片短缺的严重冲击。中国由于汽车、芯片两个产业

协同发展不足，汽车芯片对外依赖度高，受芯片短缺

影响更为突出，已成为阻碍汽车产业转型升级亟待解

决的关键问题。实现车规芯片的国产化和自主化迫在

眉睫。

2012 年，在浦东张江成立的上海芯旺微电子技

术有限公司（以下简称“芯旺微电子”）是国内最早

面向汽车和工业领域的芯片设计公司之一。十年来，

始终坚持自主创新，发布了近五十款基于 KungFu 内

核的车规产品并成功实现商业化，从 8 位 MCU 到

32位MCU,从汽车后装到前装，从燃油车到新能源车，

从国内到国外，广泛覆盖车身控制、汽车电源与电机、

汽车照明、智能座舱四大场景，成为国产车规芯片产

业发展的一个缩影。

2021 年 7 月，芯旺微电子被工信部评为专精特

新“小巨人”企业。

自研 KungFu 内核架构突破

“卡脖子”瓶颈

因为汽车涉及人身安全，所以车规级芯片的准

入门槛高，研发测试和验证的投入也很大，而其中，

MCU 即微控制器的应用非常广泛。

具体来讲，大到车身控制与动力总成，小到雨刷、

车窗、车灯和照明、车门、后备厢、座椅、空调和风扇、

车锁和钥匙、侧视镜、安全带、安全气囊等的控制单元，

都离不开它。

一辆车一般用数十颗 MCU 芯片，有些高端电动

车最多甚至可用到一百多颗 MCU 芯片。

但目前全球车规级芯片供应商主要有恩智浦、瑞

萨电子、英飞凌、意法半导体、博世等，MCU 的话

语权掌握在欧美日等国的少数半导体巨头手中，国产

MCU 芯片市场份额一度不足 1%。

那为什么国内车规级 MCU 始终被“卡脖子”？

芯旺微电子 CEO 丁晓兵解释说，IC 设计分为两

类，一类考验的是计算能力，如 CPU、GPU 等先进

制程芯片；另一类就是 MCU，不需要先进制程和高

精度，但对可靠性技术要求很高。“这是两种截然不

同的技术。”丁晓兵强调道。

MCU 的开发没有任何捷径。看似简单的 MCU

芯片内，从数字到模拟集成了至少 50 个核心 IP。每

个 IP 都需要以匠心打磨，长时间地大量仿真，不断

地调整电路和参数，不断地流片和迭代。

并且，因为其通用性，在应用场景上非常多样化

并难以预测。而大量的出货又要求产品具有高度一致

性和极低的不良率。

这就要求电路的设计需要具备更好的容忍度——

容忍一定的工艺偏差，容忍不同的温、湿度和电磁工

作环境，容忍各种外设组合工作下的稳定性，甚至需

要考虑外围应用设计的容错性。高可靠性也是高品质

MCU 产品的基本要求。

专精特新自研架构让车规级 芯旺微电子MCU不被卡脖子

：

PAGE | 109

丁晓兵手上拿着一长条封装样品，一颗颗细小

的黑色甲片看起来并无特殊之处，但在外壳下，是芯

旺微电子专注十多年的核心，也是其最大的核心竞争

力——KungFu 内核。

“我们在 CPU 架构上花了很大力气，汽车只是

一个市场。”为了打造极具差异性的 MCU 产品，芯

旺微电子放弃了大部分芯片公司使用 ARM 核的短平

快路线，从创始团队中抽出部分核心骨干专注于研发

具有中国特色的 KungFu 内核。

但在时代洪流里开辟一条自己的道路，绝不轻松。

很多人都在质疑，现成的 ARM 不用，为什么要吃力

不讨好自研架构？丁晓兵也坦言，经常会收到市场和

工程师的“拷问”。

但丁晓兵坚信，自研架构是最重要的技术能力之

一。芯旺微电子自主研发的 KungFu 内核是基于精简

指令集的 CPU 内核，具有完全的自主知识产权和完

善的工具链，包含 8 位处理器内核 KungFu8、32 位

通用处理器内核 KungFu32、数字信号控制器内核

KungFu32D，以及多核系统内核 KungFu32DA。

从技术指标来讲，基于 KungFu 内核架构的

MCU 芯片不但计算能力增强，功能安全得到保障，

并且部分性能指标还可以超越市场巨头的产品。丁晓

兵介绍，“几乎每个 MCU 巨头都有自己的内核架构，

保证企业不会被架构提供商卡脖子的同时，也是企业

研发能力的产品级体现。”

为了保持产品和技术的创新性，芯旺微电子每年

投入大量研发经费致力于新产品和新技术的研发，持

续迭代升级，加强技术攻关，填补行业发展短板，以

满足产业转型升级新需求，加速实现关键汽车芯片的

国产化进程。

2019 年，芯旺微电子推出基于 KungFu 内核架

构的 32 位 MCU，面向汽车、工业、AIoT 领域，将

高端芯片国产化的关注度推向新的高度。目前市面上

的 32位MCU产品，针对不同的应用或者主打高性能、

高可靠性，或者主打低功耗，尚无一款能兼顾三方面

需求的产品。

而 KF32 系列在保证和提升高可靠性的同时，进

一步实现了在低功耗、高可靠性、高性能三方面的极

致均衡，补齐了这三者不兼容的短板，树立了低功耗

高性能高可靠性的 32 位 MCU 新标杆。

从车身到动力系统，一步步打入汽车前装市场

突破了技术关后，要完成一颗高可靠性的、可大

规模应用的 MCU 也绝非易事，相关的市场和生态建

设一样都不能少。

简单易用的开发板、完善的软件工具链、丰富的

应用笔记文档、成熟的 SDK 开发包、及时有效的线

上线下技术支持、人气旺盛的社区论坛、机制健全的

线下技术培训，以及全面的销售渠道体系等都起着举

足轻重的作用。

“技术层面和 ST（意法半导体）等巨头不相上下，

但不足的是产品体系。ST 几十年来积累了几千个型

号，而我们只有 200 多个。同时，他们对行业应用场

景的深度理解，也是我们目前无法达到的。最大的差

距是信任，对产品长期稳定可靠的信任。”

丁晓兵解释说，这类应用除了高可靠性外，还需要

确保供货的可持续性，同一产品通常需要保证 10 年以

上的供货，在产品生命期内，厂商一般不会贸然更换方

案；恩智浦可以在最少 15 年内保证长期供货，而国内

MCU 厂商最多也只有十几年历史。而汽车领域的要求

则更为苛刻，前装市场入局的国产品牌凤毛麟角。

“可靠性能力是一种看不见的能力。”丁晓兵说。

从 2009 年开始，芯旺微电子一直都在解决可靠性的问

题，多年积累的经验方法学是很多创业企业无法比拟的。

由于车规级芯片打入供应链非常难，用户对产品

测试需要 3—5 年时间，直到 2015 年，芯旺微电子

才慢慢进入汽车后装市场，到 2019 年才正式进入前

装市场，客户包括韩国现代、大众等汽车厂商。

同样是车规级芯片，根据 AEC 测试标准中的

温度等级划分，可分成 Grade0/1/2/3 四个等级，其

中 Grade0 是最高等级，需要满足 150℃的要求，

Grade1 需要满足 125℃的要求；而根据功能安全等

级的不同，可分为从 QM 等级到 ASIL 等级，ASIL

又分 ASIL-A/B/C/D 四个等级。

汽车 E/E 架构中车身、底盘、动力系统等不同应

用下需要不同级别的 MCU 芯片。从简单的控制应用

开始，芯旺微电子一点点进入可靠性要求高的场景，

如车身控制和 BMS。丁晓兵坦言，除了功能安全要求

需达到 ASIL-D 等级的应用，目前还进不去，芯旺微

电子已经能满足汽车整车 70%左右的MCU芯片需求。

不仅如此，芯旺微电子非常重视与供应链的协同

合作，建立了完善的供应链管理体系，并在几轮融资

中持续引入供应链上下游合作伙伴，形成共生、共建、

共赢的强势合作关系，构建协同发展、合作共赢的供

应链合作伙伴生态，确保在产能端的优先供应优势。

基于强大的供应链体系，在近几年整个芯片产业

产能严重不足的前提下，芯旺微电子突破了“缺芯”

短板，仍能以快交期保障车厂的芯片使用需求。

2020 年 11 月 26 日，芯旺微电子车规级 32 位

MCU KF32A15X 荣获“第五届铃轩奖前瞻类集成电

路优秀奖”；2021 年 12 月 4 日，KF32A152 又荣获

了“第六届铃轩量产类金奖”。从前瞻到量产，代表着

KF32A15X 系列 MCU 已经初步导入到国内汽车厂商。

KungFu MCU 凭借高可靠、低功耗、高性能三

大特性，已应用于全球多家世界五百强和国内知名企

业，累计出货数亿颗。

PAGE | 110 摘要：

用合成生物技术制造尼龙

聚酰胺，俗称尼龙，一种广泛应用于纺织品、工

程塑料的原材料，已逐渐迈入生物制造时代，这背后

就有上海凯赛生物技术股份有限公司（以下简称“凯

赛生物”）的推动。2021 年，凯赛生物入选工信部

专精特新“小巨人”企业，同年 8 月正式登陆科创板。

作为国内首家合成生物学产业化企业，凯赛生物

正在将玉米、秸秆等植物，通过微生物的“工厂”，

加工制作成服装、手机内框、汽车部件和轻量化复合

材料的原材料。其生物法生产的生物基尼龙全过程碳

排放，仅为化学法生产尼龙 66 的一半。

早在十几年前，凯塞生物就用生物法替代化学法

生产聚酰胺。该公司生产的生物法长链二元酸系列产

品在全球市场处于主导地位，于 2018 年被工信部评

为制造业单项冠军。

生物法与化学法“硬碰硬”

的经典案例

进入凯赛生物的展厅，展台摆放的典型产品记录

着凯赛生物 20 多年的关键节点。凯赛生物副总裁臧

慧卿拿起一罐装有白色粉末状产品的玻璃罐介绍到，

这是凯赛生物 2003 年量产的生物法长链二元酸，它

早在 2016 年就已经实现了对全球化学法同类产品的

市场替代。

时间的齿轮拨回到 2003 年。凯赛生物拿着用生

物法生产的第一个产品长链二元酸敲响了化工巨头杜

邦的大门。该产品也是凯塞生物第一个实现产业化的

长链二元酸种类。

“如果杜邦能够接受，产品的质量上就没有问

题。”臧慧卿回忆到，当时，杜邦是全球二元酸市场

的主导者，已经拥有 2 万吨化学法生产线，也曾尝试

过用生物法制造该产品，但无法完成产业化。凯赛生

物法产业化成功后不久，杜邦就将其经营二元酸业务

的子公司英威达售卖给了科氏集团，完全放弃了二元

酸业务。

“仅靠对环保有贡献这一点对于合成生物来说是

远远不够的，最重要的是要做到成本可竞争，尤其是

在和石油化工材料相竞争的时候，只有成本可竞争，

生物材料才有机会。”凯赛生物创始人刘修才曾表示。

“当时化学法的报价是每公斤 9 美元，而凯赛生

物的生物法报价则是每公斤 5 美元，这样的价格差让

杜邦感到非常吃惊。”多年后，臧慧卿平静地叙述这

个生物法与化学法正面 PK 的经典案例。

此后，该品类的生物法产能便逐渐替代了化学法。

2015 年，凯赛生物的生物法产能从 2003 年的 5000

吨上升到 2 万多吨，产能已经足够与化学法产能分庭

抗礼。到了 2016 年，英威达关闭其在美国的长链二

元酸生产线，凯赛生物最终实现了对化学法长链二元

酸的完整替代。

“与食品、医药这些对原材料成本不敏感的领域

相比，这是在材料领域‘硬碰硬’的经典案例。证明

了无论是质量还是成本，在大宗化工品领域生物法与

化学法竞争是可行的。”臧慧卿说。

专精特新

这家公司是如何做到的 合成生物学产业化难 凯赛生物

：

，

？

PAGE | 111

立足产业化，

牢牢掌握关键核心技术

大宗化工品的传统化学法已经有几十年形成的成

熟工艺，质量和成本上已经牢牢筑起护城河。生物制

造如何再另开一片天地？

凯赛生物聚酰胺产品在成本上的相对优势，体现

在生产端和应用端两个维度：

在生产端，例如传统化学法生产的尼龙 66 利润

主要集中在国外大厂，经过催化、高温高压等生产工

艺，且价格容易受石油价格因素影响而波动；

而在应用端，一些特定规格的尼龙产品加工也有

难易之分，如果用传统化学法生产，售价比普通尼龙

高出 2-3 倍。而采用生物法生产的产品与普通尼龙生

产成本基本相当。

多年来，臧慧卿也多次被问到同一个问题：连国

际化学公司都研发不出来的生物法产品，凯赛生物是

如何做到的？臧慧卿给出答案：多学科交叉技术背景

和专注生物制造 20 多年经验积累。

“合成生物学产业化难，难在解决实际问题，产

业化落地是一个系统性的问题。” 臧慧卿表示，凯赛

生物非常明确在产业化中要攻克的关键问题，而且能

够从原理上找出解决问题的办法。例如，在生产过程

中污水排放问题，凯赛生物会从生物端，如调控代谢

过程，或者通过调控生物基因，给出解决办法，而非

简单的污水处理。

凯赛生物展厅里还摆放着以生物质尼龙为原材料

的服装制品。用生物质尼龙生产的面料，具有亲肤、

柔软、吸水的特性，可以制成瑜伽服、内衣等产品。

除了质量优越性，国际的下游厂商更在意的正是生物

原材料低碳环保的特性。

据介绍，凯赛生物生产的生物基尼龙 56 全过程

碳排放仅为尼龙 6 或尼龙 66 的一半。也就是说，每

生产 1 吨生物基尼龙 56 比生产 1 吨化学法尼龙 6 减

少碳排放约 4-5 吨。如果考虑产品轻量化带来的节能，

以及产品可回收再利用使得生命周期延长带来的碳排

放降低，减碳效应就更加可观。

随着“双碳”战略的提出，凯赛生物基聚酰胺（尼

龙）受到各行各业的关注，包括国内外纺丝服装、轮胎、

汽车喷涂、手机部件、食品包装等领域的龙头企业，

如日本东丽、厦门长塑等企业。

将绿色制造进行到底

合成生物学无疑是当下最尖端、最具颠覆性和发

展潜力的赛道之一。据麦肯锡预测，全球 60% 的产

品可以用生物法生产。合成生物学鼻祖 Amyris 曾经

试图设计一种细菌，吃进去甘蔗汁，吐出金合欢烯，

再经过化学步骤形成高度可燃的燃料，并梦想“把巴

西甘蔗地化为无底的油井”，但最终因转化率未能达

到量产而失败。

一直到今天，如何选品，以及如何从实验室到规

模化生产，仍然是合成生物学赛道的两大难点。另外，

生物学家的产业化经验不足，是造成合成生物学产业

化过程中出现很多被卡脖子的节点的主要原因。

创始人刘修才从博士论文开始研究蛋白质结构。

人类化学合成的第一个高分子材料，尼龙 66 就是模

仿蛋白质结构做出来的。用生物的方法来仿照生物的

结构，刘修才认为可以做出很多现代化学法做不出来

的一些奇妙的功能。

“生物基聚酰胺的量产证明生物制造可以规模化

生产，能够做出有市场竞争力的产品。我们一直在绕

开传统行业的进入门槛，使生物材料拥抱大型应用市

场。”刘修才说。

对于具有雄心的企业家来说，生物材料是一个令

人激动的产业，耐高温生物基聚酰胺、可降解生物材

料都会大力发展。可回收的生物基热塑性纤维增强复

合材料可以取代不能回收的热固性材料，如环氧树脂、

聚氨酯等，这在车辆和风电等需要轻量化应用领域非

常重要；生物纺织材料，有机会替代中国几千万吨的

化学纤维；生物可降解材料在包装材料的市场，中国

的禁塑令加速了这个产业的发展。在海水里降解、在

服装和农膜上，应用的突破都将会给生物可降解材料

带来更大的应用场景……

凯赛生物目前在建多个产能扩建项目。新疆乌苏的

生产基地聚酰胺项目调试渐趋正常，山西太原生产基地

的生物法癸二酸募投项目即将建成，年产 50 万吨生物

戊二胺和 90 万吨生物基聚酰胺项目也已开工建设。

过去的 20 多年，凯赛生物在突破中壮大。“真

正研究一个项目需要沉下心来，没有 20 年时间，根

本无法完成真正的产业化。”刘修才深有感触。

尽管凯赛生物的生物制造产品在质量、性能和成

本上具备与传统化工产品进行竞争的优势，但是要替

代传统能源或传统化工产品原有成熟的市场，仍然面

临不小的阻力。

比如，“以塑代钢”替代金属，聚酰胺产品进入

集装箱或轨道交通领域应用，原先采用钢铁品种的检

测标准就不再适用于生物法复合材料。凯赛生物需要

花费大量精力与行业标准制定者进行沟通。去年 7 月，

凯赛生物正式加入碳中和行动联盟，成为首批理事成员。

据悉，凯赛生物在新的品种储备上正在用生物制

造方式，将秸秆作为原材料，进行可降解材料的生产，

这将使得生物制造摆脱粮食生产的依赖。

PAGE | 112 摘要：

数字技术赋能材料研究

电影《模仿游戏》中，“计算机科学之父”图灵

在二战期间设计了一种名为 Bombe 的机器，能够替

代数以千计的译码员，通过程式缩短解码所需的步骤，

快速地破解各种密码。历史学家称图灵的这项工作至

少让第二次世界大战提前两年结束。

加速，正是计算机仿真技术的核心价值。利用这

项技术工具，科研人员在虚拟世界完成实验过程的加

速。成立于 2014年的鸿之微科技（上海）有限公司（以

下简称鸿之微）致力于多尺度材料仿真技术的研发，

将计算材料学引入材料实验领域，通过仿真工艺设计

工具加速材料设计研发过程，正是鸿之微技术创新带

来的核心价值。

填补国内商业化材料

仿真软件空白

通常研发人员要设计一款材料或对材料性能进行

改进，会有一个非常清晰的目标需求，但是却面临非

常多的复杂变量，如温度、配比等。如果每个条件都

进行一次验证，至少需要万亿次以上的研发，这就是

为什么材料设计的基础研究周期非常长。这几乎是一

个靠运气实现的概率性事件，需要极其庞大的工作量。

理论学习、实验验证、数学模型计算已经是从事

材料设计研究的人熟知的三种实验加速的方法。而鸿

之微就像一个科学的搬运工，尽可能多地将科学理论、

算法转化为代码。

根据该逻辑，鸿之微的技术架构包括多尺度仿真

技术、数学求解器以及材料数据库，其中多尺度仿真

技术用于材料理论学习，数学求解器包含人工智能等

标准的数学方法。

尽管如此，科研人员仍要面临千万次、百万次级

别的实验次数。这时就需要通过计算仿真与实验相结

合，将实验次数降到可以接受的范围。

“因为计算机是可以复制的，当计算机通过学习

将实验次数压缩到千万次，接下来只要增加计算机的

数量，比如一千万台计算机，就可以只做一次实验，

从而节省大量时间和成本。”鸿之微创始人曹荣根解

释说，“鸿之微的定位是一家标准的工具公司，给钓

鱼的人提供鱼钩、鱼线。”

目前国内外主流商业化材料仿真软件，基本上被国

外软件所主导。为了填补国内商业化材料仿真软件的空

白，避免未来“卡脖子”问题，鸿之微发展了多款自主

可控的材料仿真软件。同时，鸿之微基于集成计算材料

工程技术，打通各尺度材料仿真软件数据流，建立了自

主可控的材料多尺度仿真软件平台及材料仿真数据库。

在国内材料设计与工艺仿真领域，鸿之微处于领

跑的位置。其自主研发的多尺度材料仿真软件，可以

应用于和材料相关的各行业中。结合鸿之微自身的专

家知识库，其引领的多尺度仿真技术和方法已经服务

于集成电路、锂电能源、合金制造及生物医药等领域。

专精特新

国产仿真软件如何突围 加速材料设计与实验 鸿之微

：

,

？

PAGE | 113

有数据显示，鸿之微国产材料设计与仿真软件细分市

场的占有率在全国范围内位居前列。

慢热的市场，

技术和品牌难以逾越的高峰

技术领先市场的另一面，便是受制于当前国内材

料设计基础研究领域特定发展阶段。

材料生产周期可以分为设计、实验和生产三个阶

段。“材料设计与工艺仿真技术在三个阶段都可以产

生价值，但是不同阶段对技术有延伸要求。”曹荣根

介绍，当前鸿之微技术服务客户主要集中在材料设计

阶段。客户主要是高校、科研院所和大型企业，大型

公司诸如宁德时代、长江存储、华为等，只有这类的

公司才有动力做新材料或材料的改进。

“仿真设计软件工具与新材料设计是伴生的。国

内大多数企业多集中在材料生产阶段，材料设计阶段

的需求较少，而在新材料设计研发领域，国外的研发

体系工具大量被沿用，国产材料仿真与工艺设计软件

企业仍然有较长的路要走。”曹荣根感叹道。

其实，材料设计仿真最终用武之地是在材料实验

和生产阶段。“例如集成电路领域，一颗芯片器件本

身就是混合材料，其技术底层就是多尺度仿真。”曹

荣根补充道。

材料技术体系越成熟，进入就越难。反而在新一

代材料设计领域，鸿之微材料仿真软件应用会相对比

较快，能够带来技术的更新迭代。

据了解，鸿之微原创性地发展了大量的国际

领域的仿真计算方法，包括发展的国际领先水平的

NEGF-DFT 量子输运计算软件 Nanodcal，可以很

好地应用于 7nm 制程以下的半导体电子器件仿真，

解决了传统 TCAD 软件无法满足先进制程中出现的

量子效应的仿真问题。

当前在集成电路器件设计与工艺仿真领域，全

球市场被三家企业垄断，三家企业基本上都可以做

到原子级别和宏观级别的仿真设计。鸿之微自主研发

的原子级集成电路计算机辅助设计软件（Atomistic

TCAD）仿真平台已经在国内多家半导体企业进行模

块验证，未来还将持续研发宏观级别的仿真软件。

产学研联合，

拥抱国产工业软件创新

随着国家对关键核心技术越来越重视，曹荣根明

显感觉到国家技术升级产业转型的势头，市场的反应

要比他预想的要快。“这两年公司的发展恰好踩中国

家发展的节奏，借助计算机仿真技术进行研发的需求

开始热起来。”曹荣根发现，客户需求上来了，很多

材料工业企业开始引入研发，从中低端走向高端，有

些客户会主动找到鸿之微。

智能制造的核心是对工业制造过程进行控制，考

虑其核心过程控制能力。而过程控制能力的提升基于

对材料和机理模型的理解，只有将材料模型融入到智

能制造机理模型中才能够真正提升制造业过程控制能

力，增强品控，提升良率。

工业软件不仅是一门软件信息技术，更是工业文

明的结晶。其技术创新难主要难在应用，如何保持品

牌黏性和客户使用黏性。与国外知名材料设计与工艺

仿真软件企业相比，鸿之微在品牌、材料数据量积累

以及产业链等方面也存在着一定的差距。

2021 年，鸿之微材料仿真软件服务顺应行业云

应用变革趋势，创建鸿之微云生态，通过 SaaS 模式

为客户提供材料设计与工艺仿真软件应用服务。在鸿

之微云上，通过订阅购买服务，客户不用安装软件，

就可以一站式解决科学计算问题。在不到 6 个月的时

间里，鸿之微云受到了行业客户的认可，用户注册量

和订阅使用量均在不断提高。

“材料设计仿真软件就像搭积木，要一个模块一

个模块打通。”在品牌和生态积累不足的情况下，鸿

之微面临着用户增长的压力。“用户量从几千到上万

不是很难，再往上推就会很难。”曹荣根表示。

所幸鸿之微的技术得到很多高校和科研院所科学

家的支持，鸿之微通过聘请首席科学家对算法正确性

进行指导设计，同时利用其在行业影响力在工具软件

应用上带来市场推广效应。

鸿之微的困境也是大多数国产工业软件推进的难

点。虽然市场比较慢热，但对最前沿的技术鸿之微必

须保持高度敏感。正如人工智能技术出现后，鸿之微

马上开始应用到产品研发。曹荣根对未来量子计算机

给计算仿真技术带来的变革充满了期待。随着国家产

业升级的需求，他相信未来 5 到 10 年鸿之微的市场

将会进入不错的阶段。

正如“鸿之微”的名字——“鸿鹄之志起于毫微”，

曹荣根觉得，鸿之微要成为一家踏实的且有一定规模

的公司，在加速材料研发这件事上一点一点积累。

PAGE | 116 摘要：

CTP、CTC、CTB，动力电池

集成化趋势

电动汽车替代燃油车势不可当

国内新能源汽车技术迭代也正快马加鞭

动力电池作为新能源汽车心脏

其制造成本、续航里程以及安全性

不仅关系到电动汽车的普及

更是电池厂商决胜电动汽车市场的关键

日前，宁德时代正式发布第三代 CTP——麒麟电

池，预计 2023 年量产上市。据悉，麒麟电池的三元

电池系统能量密度提升至 255Wh/kg，磷酸铁锂电池

系统能量密度提升至 160Wh/kg。在相同的化学体系、

同等电池包尺寸下，麒麟电池包的电量较特斯拉主推

的 4680 电池系统提升 13%，同时实现了续航、快充、

安全、寿命、效率及低温性能的全面提升。

与电子信息业遵循的“摩尔定律”不同，新能源

汽车的续航里程，大多通过工程技术，如电池包集成

化设计，提升电池包容积的方式，来循序渐进地提升

电池能量密度，同时兼顾制造成本和电池安全性。

今天我们就来了解， CTP、CTC、CTB 各个技

术推动电池包集成化发展趋势。

电池包集成化是大势所趋

2019 年，宁德时代在全球首创了无模组电池包

CTP，率先使电池体积利用率突破 50% 大关。比亚迪

紧随其后，于 2020 年 3 月发布其创新技术刀片电池。

此后国内外整车厂、电池厂在 CTP 技术上各显神通，

推出了不同的代表作品。

CTP 全称为 Cell To Pack，是一种电池结构和集

成技术。动力电池技术迭代的关键在于材料升级和结

构革新，CTP 技术属于后者。

一般来说，动力电池组的电池结构可以分为三层，

电池单体、电池模块、动力电池系统，也就是电芯、模组、

电池包。其中，电池单体（Cell，简称电芯） 构成电

池系统的最小单元，由正极、负极及电解质等组成。

电池模组可以理解为锂离子电芯经串并联方式

组合，加装单体电池监控与管理装置后形成的电芯与

pack 的中间产品。模组的设计是为了方便 BMS 进行

电芯管理，提高电池安全性，便于维护维修。

动力电池市场迎接“去模组”的动力很大部分来自该

技术能够提高电池能量密度，同时带来制造成本的降低。

传统电池系统是先把电芯组装成模组，再把模组

安装到电池系统里面，进行分级管理。由模组的机械

结构对电芯起到支撑、固定和保护的作用，再由电池

系统对模组支撑、固定和保护。

CTP 则是通过取消模组设计，直接将电芯集成为

电池包，电池包又作为整车结构件的一部分集成到车

身底板上。

由于其减少了模组本身的侧板、端板（模组结构件）

和原本用于分隔模组以及帮助模组连接的横梁、纵梁

新赛道动力电池无模组时代

CTP为何能独领风骚？

，

PAGE | 117

（电池包装配支撑结构）等材料，整个电池结构极大

简化，利用空间得到释放，同等尺寸的电池包容量得

以扩展、电池组质量得以减轻，由此带来电池能量密

度的提高和成本的降低。

数据显示，相比于此前的电池包模式，CTP 方案

能将电池包的空间利用率提高 15%-20%，电池组零

部件数量减少 40%，生产效率提高 50%，也能有效降

低电池成本。

此外，宁德时代正在研究 CTP 的下一代技术

CTC（Cell to Chassis，一体化电动底盘），将动力

电池电芯、有关组件和底盘进行集成，进一步降低制

造成本，提升新能源车续航表现。

宁德时代董事长曾毓群之前在中国汽车蓝皮书论

坛上曾表示，CTC 将使新能源汽车成本可以直接和燃

油车竞争，乘坐空间更大，底盘通过性变好。CTC 在

某种意义上可理解为 CTP 的进一步延伸，其核心在于

省去模组、打包过程，将电芯直接集成到汽车底盘上，

实现更高程度集成化。

无论是 CTP，还是 CTC，电池包集成化是大势

所趋，但安全性和电池寿命也必须是产业技术迭代必

须考虑的因素。在这种趋势下，有专家建议一定要用

耐热稳定的材料，比如电解液中挥发性强的溶剂必须

要去掉。

据了解，麒麟电池的两块电芯之间夹着一块水冷

板，使得相邻两块电芯的热传导效率降低，避免热失

控的出现。得益于水冷板的存在，麒麟电池的寿命相

比传统的锂电池有了极大提高。

与刀片电池相比，谁将更胜一筹？

在电池材料和结构两大技术的驱动下，国内比亚迪

和宁德时代两大电池厂商在能量密度和续航里程展开竞

赛。胜出者将在全球新能源汽车市场中分得大块蛋糕。

根据结构不同，电芯分为圆柱形电芯、软包电芯、

方形电芯。业内人士称，未来一段时间内，以特斯拉

为代表的大圆柱电池有可能与国内电动车的方形电池

共存。两种电池有望共同成为主流，正如目前三元锂

电池与磷酸铁锂电池共存一样。

市场的选择是技术创新含金量的试金石。据中国汽

车动力电池产业创新联盟发布的数据，1-5 月我国动力

电池累计装机量为 83.10GWh，同比增长 100.80%。

排名前三的企业分别为宁德时代、比亚迪和中创新航。

其中，宁德时代以 39.10GWh 装机量占据全部市场的

47.05%，较第二名比亚迪高出近 25 个百分点。

按计划，麒麟电池将于明年量产上市，理想创始

人李想曾和宁德时代在一条关于麒麟电池的微博上互

动，双方表示“明年见”“麒麟有理想”。李想也在

采访中透露，与宁德时代全资子公司合资了数条生产

线，以保证动力电池的产能供给。

在方形电池结构中，与宁德时代 CTP 技术相似的

还有比亚迪刀片电池，被业内称为比亚迪的“封神秘器”。

2020 年 3 月 29 日，比亚迪推出具备 100% 自

主研发和设计能力的“刀片电池”，因为其状似刀片，

由此得名。

今年 5 月 20 日，比亚迪在海豹的预售发布会上发

布了 CTB 技术，即 Cell To Body，即电池与车身一体

化技术，刀片电池技术是其 CTB 技术中的重要一环。

刀片电池与宁德时代 CTP 技术类似，均是将电池

包集成由电芯（Cell）-模组（Module）-电池包（Pack）

三级改为电芯（Cell）- 电池包（Pack）两级结构。由

于去掉了“模组”这一层中间结构，使得电池系统复杂

度大幅下降，由此带来更高产品稳定性和更低故障率。

比亚迪 2020 年发布的刀片电池的能量密度为

140wh/kg，约为第三代麒麟电池能量密度的 54.9%。

即便考虑到近两年的技术进步，假设刀片电池能量密

度达到 180wh/kg 的极限状态，也仅占第三代麒麟电

池能量密度的 70%。

但是对于汽车厂商来说，挑选动力电池并不是唯

“能量密度”是从，而是要综合考虑续航、价格、寿命、

安全等多方面因素。

比亚迪的刀片电池属于磷酸铁锂电池，虽然能量

密度在上述三者中最低，但胜在安全、实惠。宁德时

代的第三代麒麟电池和特斯拉的 4680 电池都属于三

元锂电池，正极材料构成较为复杂，包含镍、钴、锰

等元素，造价昂贵，只适合定位较高的车型。

助力浦东“未来车”核心零部

件配套产业

动力电池对汽车主机厂商来说是心脏般的重要地

位。电池包集成化发展趋势，要求电池供应商与主机

厂进行紧密配合。因此在产业链布局选址上，动力电

池厂商会向主机厂所在区域的产业链集聚。

今年 2 月，宁德时代产业项目于正式落地浦东临

港，该项目距离特斯拉上海超级工厂不到 3 公里，将

致力于研究低能耗长续航动力电池系架构及控制系统

集成开发和应用、高效能电池系统热管理及低温环境

应用技术研发应用及多层级电池安全防护技术研发，

大幅提升新能源汽车系统集成效率，系统解决新能源

汽车里程焦虑、快充等行业关键痛点。

项目建成后，宁德时代还将在上海建设布局包括

先进材料、系统结构、极限制造和商业模式创新在内

的“四大创新体系”，以进一步实现关键技术升级。

2020 年 2 月，特斯拉和宁德时代曾签署一份为

期两年的合同，时间从 2020 年 7 月到 2022 年 6 月。

根据合同，宁德时代为特斯拉上海工厂生产的电动汽

车供应磷酸铁锂电池。2021 年 6 月，双方合作进一步

延续，宁德时代将在 2022 年 1 月至 2025 年 12 月期

间继续向特斯拉供货。2021 年 11 月，宁德时代临港

工厂便已经开始向特斯拉供应产品。

根据“未来车”发展目标，浦东将以特斯拉、智

己等新能源汽车为契机，布局“三电”等核心零部件

配套产业，推进智能网联汽车的示范应用及产业化进

程，进一步推进现有传统汽车的技术水平，提升零整比，

形成深度跨界融合的智能网联和新能源汽车产业体系。