随着电动汽车超充需求向兆瓦级快速演进，充电模块的功率密度与整体体积已成为制约设备部署与推广的核心矛盾。目前，市场上广泛应用的充电模块功率等级正从主流的30kW、40kW及向60kW乃至更高功率发展。

功率提升往往伴随模块体积的增大。以典型的40kW模块电源（如华为R100040G2）为例，其尺寸为218mm×438mm×120mm，峰值效率可达96.25%。

若要构建一个1000kW的充电桩，则需要25个此类模块。简单排列计算：若摆成两排，每排至少需13个模块，仅模块部分组装后的尺寸就将达到约1560mm高、436mm宽、438mm长。这还未计入柜体、散热系统等必要组件。最终庞大的整体体积，无论对商用场地还是有限的家用空间，都构成了显著的部署障碍。

因此，在功率持续攀升的必然趋势下，充电模块的小型化、高功率密度化已成为行业迫在眉睫的关键课题。在此背景下，磁集成技术因其能够从根本上优化磁性元件的空间占用而受到高度重视。

本文将围绕磁集成技术在走向大规模应用过程中的核心机遇与切实挑战展开对话与探讨：它如何具体推动高功率模块的体积优化？面对成本、工艺可靠性及标准统一等产业链关键环节，企业如何协同突破？下文将通过磁性材料企业、磁性元器件企业及电源制造商的多元视角，深入解析这一技术趋势背后的行业共识与未来之路。

以下为文章导览：

• 磁集成技术在兆瓦超充模块电源应用现状及挑战
• 磁集成技术对磁性材料要求及磁企解决方案
• 磁集成技术加速供应链协同趋势

一、磁集成技术在兆瓦超充模块电源应用现状及挑战

1、在兆瓦超充模块的研发中，“磁集成”通常指将多个分立磁性元件集成为一个复合磁件。从技术现状来看，目前行业内较为领先或可行的方案，通常能将多少个（n）磁性器件实现“n合一”？这个“n”的上限主要由哪些因素决定？

泰科斯德 朱彦博：这是一个很好的问题，但也常常容易被误解的问题。我认为，在兆瓦超充的语境下，讨论“n合一”的绝对数量并非核心，关键在于“为何集成”与“如何集成”。

我们在评估集成方案时，首先考虑的从来不是“能把多少个器件物理上绑在一起”，而是“为了解决哪个或哪些特定的系统级问题”。根据功能目标的不同，磁集成呈现出多样化的路径。我们通常关注的有以下几类方向：

所以，回答“n是多少”：目前商业化方案中，2合1、3合1是经过充分验证、广泛采用的主流。但这个“n”的上限，并非由我们的想象力决定，而是由以下硬约束构成的系统天花板：

1.拓扑与功能的耦合度：这是决定性因素。需要集成的磁性元件之间，是否在磁通路径、相位关系上存在天然的耦合或互补性?强行集成不相关的磁件，只会增加复杂度和损耗。

2.热-力-电的相互制约：这是物理极限。集成后热源集中，散热设计能否跟上?机械应力如何?绝缘与安规(如增强绝缘)在紧凑空间内如何满足?

3.可制造性与成本：这是商业现实。每增加一个“合一度”，磁芯形状、绕组结构、装配精度、绝缘工艺的复杂性通常呈非线性上升，对良率和成本构成巨大压力。

因此，我们的理念是：不为集成而集成。“n”是一个结果，而不是目标。目标应该是：在给定的功率等级、封装尺寸、效率与成本目标下，通过最合适的集成方式，实现系统性能的最优解。

超越精密 於汉斌：磁集成并非直接进行“n合一”，而往往是通过拓扑结构调整实现的，例如将原来一个功率通道中需要两个交错并联的主变压器，改为由一个功率更大的主变压器来完成。在磁芯应用上，具体表现为可以用一个更大规格的磁芯（如PQ55）来替代原先两个较小磁芯（如PQ49）的功能。

因此，行业内的磁集成发展更侧重于通过电路与磁路的协同设计，在系统层面精简磁性元件数量，而非局限于元件本身的物理合并数量。

充电桩三相PFC 图/超越精密

2、磁集成首要解决的核心问题是什么?相比传统分立磁性元件方案，它能带来的最关键的提升具体体现在哪些指标上?

通合 张逾良：磁集成技术目前在兆瓦级超充领域应用广泛，技术整体较为成熟。只要在设计时预留足够的温度裕量，其可靠性可得到保障。最常见的集成方式是将谐振电感与主变压器合并，通过共用磁芯并利用漏感作为谐振电感，实现结构简化。

相较于传统分立式方案，磁集成的主要优势在于能节省铜材、复用磁芯，从而优化效率曲线。在相同材料下，其在输出电压较低、频率较高的工况下效率表现更优，而在典型高压满载时峰值效率与传统方案基本持平。其原理在于，磁芯设计通常以最高电压为基准，低压工作时磁通密度裕度大，磁芯损耗显著下降，从而提升低压段效率。

效率提升有助于降低最恶劣工况下的损耗，为小型化与散热设计提供了优化空间。然而，该优势的实际程度高度依赖于具体电压范围、功率等级等应用条件，目前仍难以总结出普适量化规律，需结合具体场景分析。

目前通合科技兆瓦超充模块电源相关产品已实现大规模出货，仅今年磁集成方案充电模块的出货量已达数十万台。

泰科斯德 朱彦博：在兆瓦超充的极限要求下，磁集成技术被广泛视为破局的关键。当前首要解决的核心问题并非“是否要集成”，而是“如何准确评估与实现集成所带来的价值”。

这涉及三个层面的挑战：

因此，磁集成技术的首要使命，是建立一套从系统需求出发，能够精准量化、协同优化、并最终可靠实现其性能增益的完整方法论。

泰科斯德目前能够做到精确的电感矩阵仿真，损耗仿真精度85%以上（仿真结果与正弦电压电流激励实测损耗对比）

关于关键提升，大量文献宣称提出的磁集成方案能够减少体积和损耗，体积减少最高达70%，总损耗降低最高达40%，磁芯损耗降低最高达66%，但这些我认为并不是严谨的对比，无法作为数据支撑，我很难给出明确的比例与幅度。

超越精密 於汉斌：磁集成技术的核心在于提升能效并控制温升，其中降低涡流损耗是关键。与传统分立方案相比，该技术能显著缩小体积（约20%-30%）并降低材料成本（预计10%-20%），主要通过整合磁路、减少磁芯与铜材用量实现。然而，因结构复杂、人工成本较高，整体成本优势目前受限，未来依托自动化生产有望进一步优化。

目前，我们已在器件构造、磁路与结构设计上取得突破，并向头部客户批量交付。去年出货约1KK，销售额达三四千万元。为满足客户对高效、低温升的严格要求，我们采用了分布式气隙等创新设计以改善热管理。

60kW水冷变压器 图/可立克

3、实现高功率的磁集成，在磁路结构设计上面临的主要权衡是什么?目前主流的研究或应用更倾向于哪种拓扑的集成方案?

英飞源 姚荣辉：目前在实际应用中，如LLC等拓扑中常提及的将谐振电感集成到变压器里的做法，多数情况下并非真正的磁芯集成。

严格来说，这更多是一种“骨架的集成”，即通过机械方式将不同的磁芯部件组合在一起，而非对磁芯本身进行一体化设计与制造。

真正的磁集成应是考虑了实际磁路耦合的才叫磁集成，从磁路设计出发，像设计一张既包含成人座位也包含儿童座位的一体化桌子那样，进行整体的、优化的结构创新。然而，目前行业普遍的做法更接近于将“小桌子”拼放在“大桌子”旁边，是一种拼凑式的方案。

这种现状的形成主要源于几个难点：首先，多数应用公司或设计方倾向于自主设计磁性元件后交由磁芯厂家生产，但若需为集成方案专门开模，高昂的模具费用和反复打样的成本与周期让许多公司望而却步。

其次，磁芯厂家自身也缺乏动力为客户进行深度定制化开发，因为开模成本和设计验证的风险难以承担，且行业内在磁路设计方面具备自由创新能力的专业人才也相对有限。

因此，目前市场上许多被称为“磁集成”的方案，实质上仍停留在物理拼合的层面，距离真正意义上的一体化磁路设计与制造尚有距离。

通合 张逾良：兆瓦超充在技术上并未带来特殊的难点，尤其在充电应用场景中，模块通常工作于输出限流模式，均流策略相对简单，实现并联并无显著挑战。对头部厂商而言，真正的压力在于使充电桩满足一级能效标准的同时保持产品的性价比。

图/通合科技

若要在高功率、高密度应用中实现磁集成，磁路设计因厂商方案差异较大。以目前常见的通过原副边绕组空间位置形成漏感来实现谐振电感与变压器集成的方案为例，设计核心在于权衡体积、散热、成本与效率这几项相互制约的因素，寻求最优的综合性能。

目前模块电源的主流拓扑结构主要为LLC与移相全桥两大类。例如英飞源和永联等厂商较多采用一项全桥方案，而通合、优优绿能、华为等则主要使用LLC架构，后者在具体实现上可能存在多路交错、三电平或绕组切换等细节变化。

此外，市场上也出现了新的单级拓扑方案，其在控制与结构上更为复杂。从技术复杂性来看，传统方案如维也纳加LLC或维也纳加移相全桥均已相对成熟，二者各有特点：移相全桥的输出电压范围更宽，但峰值效率较低;LLC则在峰值效率及效率曲线上表现更优，但其输出电压范围较窄，尤其在低压时效率下降可能更为明显。

4、磁集成设计的高度定制化和复杂性，给制造工艺带来了哪些前所未有的挑战?这对生产的一致性、可靠性和成本控制产生了何种影响?行业是如何应对这些挑战的?

通合 张逾良：在磁集成制造工艺方面，其挑战主要取决于具体的技术路线。对于依赖绕组空间位置来控制漏感或寄生参数的方案(如通过原副边绕组的空间排布实现集成)，需要精细控制分布参数，因此对绕制方式等工艺的一致性要求较高。

而其他类型的磁集成方案(如基于磁通抵消的设计)则可能对制造工艺的要求相对宽松。

在选择磁集成厂商时，并未发现存在独占性的技术壁垒，目前主要的头部磁性元件供应商均具备相应的技术能力。因此，选择的关键考量因素集中于成本、技术支持的及时性以及产品质量的稳定性，而无需特别区分磁集成与普通磁性元件在供应商选择上的差异。

总体而言，行业内各厂商在磁集成技术上的能力已较为接近。

泰科斯德 朱彦博：绕组工艺的复杂性剧增是首要挑战。集成意味着绕组从简单的“一进一出”变为多层、多匝、多端口且相位关系严格的立体网络。传统线绕工艺在精度、一致性与自动化上面临极限，特别是异形结构和极小间距的绕制，成为产能和良率的瓶颈。

我认为最具革命性的路径之一，是向“平面化、集成化”的绕组工艺彻底转型。这也正是我们公司持续投入，并且非常看好PCB绕组技术的原因。

PCB绕组完美解决了复杂绕组难题。通过PCB蚀刻，我们可以轻松实现任何复杂平面绕组图形的高精度、高一致性批量制造，寄生参数（如漏感、层间电容）变得极其可控和可设计。这不仅仅是工艺改进，更是设计方式的解放。

目前，泰科斯德在多个预研和前沿项目上已广泛应用PCB绕组技术。它不仅帮助我们攻克了高频、高功率密度集成磁件的制造难关，其表现出的卓越一致性和可靠性，甚至让很多客户开始主动要求尝试或指定采用PCB绕组方案。这充分证明了这条技术路线的生命力和市场吸引力。

当然，PCB绕组也面临大电流承载、垂直方向散热等挑战，但这正是我们与基板材料、散热技术伙伴共同创新的方向。总而言之，应对磁集成制造挑战，需要工艺革新与设计革新并行。而PCB绕组，正是未来关键工艺支柱之一。

通合科技PCB双面全灌胶方案 图源网络

二、磁集成技术对磁性材料要求及磁企解决方案

1、现有材料体系在哪些关键参数上已接近极限?为了支撑下一代磁集成，材料侧最迫切需要突破的方向是什么?

英飞源 姚荣辉：目前磁性材料尚未出现突破性进展，例如能够显著降低铁损的低损耗磁芯仍未见大规模应用。因此，散热设计主要依赖现有磁芯材料，并通过形状优化或结构设计来提升散热能力，相关技术手段目前主要围绕这些方面展开。

在磁性材料选择上，目前铁氧体、铁硅铝等多种材料均有应用。对于散热性能要求，PC97型号表现较好，但若综合考虑成本因素，PC95是目前更常见的选择。

关于散热能力，目前市场上已有宣称能承受220℃高温的磁芯产品。然而，高温下的长期可靠运行不仅取决于磁芯本身，还涉及绕组的绝缘材料，例如漆包线的漆层等能否承受同等温度。

关键在于，供应商能否提供相应的权威认证，例如UL认证，以证明其整个组件在高温下的长期稳定性与可靠性。若无法取得这类认证，产品可能仅限于实验室或小批量验证阶段，难以作为具备市场准入资格的批量商品进行销售，尤其是面向海外市场时，相关的安规认证是不可或缺的前提。

泰科斯德 朱彦博：从我们磁性器件设计者角度看，我们确实正面临着现有材料体系性能天花板的严峻挑战。这种挑战，并非单一参数不足，而是综合性能难以同时满足高频、高功率密度、高可靠性的要求。

具体来说，现有两大主力材料体系，在应对兆瓦级高频磁集成时，都表现出明显的性能折衷困境：

以铁氧体为代表的，其低损耗优势在高频下依然关键，但其较低的饱和磁通密度和相对较差的热导率，制约功率密度进一步提升。在高功率下，我们既需要它不饱和，又需要高效散热，这非常困难。

以金属磁粉芯为代表的，其高饱和磁通密度是巨大优势，但高频下的涡流损耗急剧增加，以及分布式气隙带来的EMI挑战，让我们在追求高效率和高功率密度时，必须做出艰难取舍。

可以说，现有材料体系是在“损耗、饱和磁通、热导率、成本”这个四边形中寻找平衡，而兆瓦超充的需求正在将这个四边形的每个顶点都向外极致拉伸，已接近现有物理和工艺框架下的平衡极限。

但我们可以提出新的可能性：例如为集成而生的可设计材料，在特定方向具有差异化的磁特性。

超越精密 於汉斌：在当前兆瓦级超充充电桩模块电源中，铁氧体材料是应用较为广泛的选择，特别是96材及Core Loss（磁芯损耗）更低的98材等高规格材料已被实际采用。

从技术原理上讲，这些低损耗材料能够有效满足高频、高效率的应用需求。然而，其主要的挑战在于大批量生产时材料性能的稳定性控制。

对于磁芯制造商而言，确保每批产品Core Loss的一致性是一大难题，这涉及生产过程中多个关键环节的精细管控，例如粉末压制工艺、烧结炉温的均匀性（无论是钟罩窑还是隧道窑都存在温度分布均衡的问题）、叠烧方式，以及烧结环境中惰性气体的应用是否恰当等。

这些因素都可能导致最终磁芯的损耗特性出现波动。因此，为确保产品可靠性，专业的磁性元件制造商会在来料检验环节对每批磁芯的Core Loss等关键性能进行严格测试，确认符合设计指标后方投入生产，这是行业保障磁集成方案性能与可靠性的重要管控方式。

2、作为上游材料与方案提供商，您认为磁集成技术面临的核心瓶颈是什么?

国石 商燕彬：在磁集成设计中，磁芯需以单副承担原本两副磁芯所承载的功率，这对磁性材料的性能提出了更高挑战。

目前磁集成技术面临的核心瓶颈在于材料性能的提升，要求在高功率条件下实现更低的损耗。因此，如96、97材等低损耗材料的应用日趋广泛，同时纳米晶、非晶等材料也在行业中逐步推广使用。

磁集成面临两大核心挑战：一是散热问题，二是因将两个产品合二为一而引发的电磁兼容（EMC）差异。后者需通过磁芯结构优化与电源系统设计协同解决，因此必须与变压器设计师、材料及终端应用方共同开发，设计门槛较高。这不仅是材料问题，更涉及形状设计与电路结构的深度融合。

3、贵司是如何通过磁集成方案，在提升功率密度的同时，解决散热、损耗与小型化问题的?请详细介绍贵司在该领域的产品方案。

国石 商燕彬：国石专注于锰锌软磁铁氧体材料的研发与生产，在成本导向下96材仍为主流，但性能更优的97材使用比例已提升至15%左右。材料方面，公司着力攻克高温下损耗控制与磁性能保持的难题，其量产的宽温材料系列（如GP95、GP96、GP97）宽温材料可在120℃–160℃环境下保持稳定的损耗特性，以应对高功率密度场景的散热挑战。

针对散热管理，公司通过优化磁芯外形设计来提升散热能力，如在热集中区域增设散热通道、采用中心开孔及不规则中柱结构以扩大散热面积，并结合分布气隙设计。当前行业面临外形设计标准化不足、开模成本高等挑战，GP97材月出货量约二三十吨。

为推进磁集成在超充领域的大规模应用，国石将持续深化与变压器厂家及终端客户的协同开发，共同推动材料、结构与工艺的系统优化。

三、磁集成技术加速供应链协同趋势

1、展望未来，磁集成技术下一步技术演进的关键路径是什么?这需要磁性材料供应商、元件制造商、充电设备商乃至整车企业之间进行怎样的深度协同创新?

通合 张逾良：关于磁集成技术在兆瓦超充市场的下一步演进，其关键路径仍在于如何更好地平衡成本、体积与效率，以取得更优的综合竞争优势。

这需要产业链企业之间进行深度协同。由于技术发展已进入精细化阶段，难以通过单一突破取得优势，因此必须依赖系统方案的电气参数精细设计、基础材料的性能进步以及制造工艺的协同提升，多方共同努力才能推动发展。

兆瓦超充市场实际上已具备相当规模，特别是在重卡等大电池容量车型的充电领域。为满足其高功率充电需求，采用整流柜方案、总功率达到兆瓦级别的充电堆已经大量部署。预计未来市场的增量将主要来源于这一领域。

泰科斯德 朱彦博：展望未来，我们认为其演进将遵循两条关键路径：一是技术本身的持续深化，二是研发与商业模式的根本性变革。

第一条是技术深化路径，其核心是模型与工具链的闭环。下一代磁集成设计，必须依赖于一个从系统需求到器件物理实现的、高度精准的数字化平台。这意味着：

1.多物理场深度耦合仿真成为标配：将电路仿真、三维电磁场分析、热仿真在统一平台上深度融合，实现磁-电-热的协同优化，而非串行迭代。

2.模型与数据的正向循环：仿真模型通过实测数据持续校准，形成“设计-制造-测试-再优化”的闭环，让模型预测越来越准，从“解释现象”走向“精准预测”。

而支撑这条技术路径的，正是研发模式的改变。过去电源厂设计拓扑、提出磁件规格，磁件厂按单生产的线性串联模式，在磁集成时代已经失效。因为最优的磁集成方案，必然是电路参数与磁路结构在系统层面共同寻优的结果。

因此，泰科斯德强烈呼吁并正积极实践一种 “深度协同、早期绑定”的全新研发模式：

1.从“供应链”到“共同设计链”：磁件供应商必须从客户产品立项的概念阶段就介入，与电源工程师组成联合团队。电源工程师无需成为磁学专家，磁件工程师也需深刻理解电路痛点，双方共同进行实时权衡与迭代。

2.共同定义“最优解”：最优设计不是磁件性能的极限，而是在系统成本、效率、尺寸、可靠性、可制造性之间的最佳平衡。这需要双方开放数据、共享目标，在设计的每一步做出联合决策。

国石 商燕彬：目前，磁集成技术尚处于开发前期。其核心优势在于通过合并磁芯，显著提升了功率密度（同等尺寸下可提升30%以上）并优化了体积。然而，新设计也带来了材料升级成本上升、生产工艺更复杂等挑战，导致其现阶段综合成本并未低于传统方案。

技术演进对磁芯材料提出了更高要求：需兼具更低损耗、更高饱和磁通密度及优异的宽温稳定性（例如在150-160℃高温下保持低损耗）。为此，厂商多采用与下游客户协同开发的策略，以确保产品符合实际应用需求。

当前主要挑战在于研发成本高、可靠性需持续验证，以及行业标准缺失。新架构（如60/80千瓦）与原有标准不兼容，各企业仍处于前期验证与推行自有标准阶段。未来亟需由行业协会牵头，推动建立统一的技术标准体系。该技术的大规模成本优势，预计需待应用放量、规模化效应显现后才能充分实现。

结语

作为突破功率密度瓶颈的关键路径，磁集成技术已在兆瓦级超充领域实现了从方案验证到规模化应用的跨越。当前，该技术通过将谐振电感与主变压器等磁性元件一体化设计，显著提升了模块功率密度与效率曲线，尤其在低压高频工况下优势明显。

然而，其发展仍面临多重挑战：在技术上，磁路与散热设计高度复杂，需精准平衡体积、损耗与温升；在材料端，现有铁氧体等材料体系在低损耗、高饱和磁通密度及宽温稳定性方面临近极限，亟需性能突破；在制造上，高度定制化与工艺复杂性对产品一致性、可靠性与成本控制提出了更高要求。

面对这些难点，产业链上下游正从“单点创新”走向“系统协同”。磁性材料企业通过开发高温低损耗材料、优化磁芯结构与散热设计来支撑集成需求；磁性元件与电源制造商则借助精细仿真、工艺革新（如PCB绕组）及与客户的早期深度合作，共同定义集成方案。

未来，磁集成技术要在大规模市场中成熟应用，仍需构建贯穿材料、设计、制造与标准的协同生态——唯有通过跨环节的联合开发、数据共享与标准共建，才能将技术潜力转化为持续领先的产品竞争力，最终推动超充设备向更高功率、更小体积、更优成本的方向加速演进。