【導(dǎo)讀】汽車(chē)智能化、自動(dòng)駕駛、電動(dòng)汽車(chē)/汽車(chē)功能電子化等趨勢(shì)的推進(jìn)正使汽車(chē)變得更加安全、舒適、環(huán)保和節(jié)能,半導(dǎo)體是賦能這些創(chuàng)新的關(guān)鍵。作為全球前10大汽車(chē)半導(dǎo)體供應(yīng)商之一,安森美半導(dǎo)體為自動(dòng)駕駛、汽車(chē)功能電子化、傳統(tǒng)動(dòng)力總成、照明和車(chē)身電子提供全面的創(chuàng)新的汽車(chē)級(jí)半導(dǎo)體方案和技術(shù),使汽車(chē)和駕駛員之間的關(guān)系更緊密、更安全、更高效,并致力于零缺陷、零排放,確保上路汽車(chē)的安全和讓地球更加清潔。
提供高品質(zhì)的汽車(chē)方案有超過(guò)五十年的歷史,并為未來(lái)的汽車(chē)提供整體方案
自2010年以來(lái),安森美半導(dǎo)體付運(yùn)給汽車(chē)客戶的汽車(chē)半導(dǎo)體產(chǎn)品達(dá)1,300億個(gè)。2019年,全球每生產(chǎn)一輛汽車(chē)約用到安森美半導(dǎo)體的器件數(shù)超過(guò)230顆。此外,安森美半導(dǎo)體也致力推動(dòng)零缺陷的品質(zhì)文化,以每十億顆器件中的缺陷數(shù)衡量的領(lǐng)先市場(chǎng)的質(zhì)量,且在圖像
傳感器、超聲波傳感器接口、LED前照燈、MOSFET功率模塊、點(diǎn)火IGBT全球稱(chēng)冠,而在汽車(chē)功率MOSFET和分立IGBT也是全球第二大供應(yīng)商。
安森美半導(dǎo)體迄今為先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 應(yīng)用付運(yùn)了超過(guò)1.2億顆圖像傳感器,且付運(yùn)超過(guò)4億顆汽車(chē)傳感器,當(dāng)中有的已經(jīng)在路上行駛超過(guò)13年。未來(lái)的汽車(chē)將結(jié)合超聲波、圖像、激光雷達(dá) (LiDAR) 、雷達(dá)、傳感器融合、人工智能 (AI) 等多種技術(shù),且隨著共享車(chē)的興起和自動(dòng)駕駛的發(fā)展,要求汽車(chē)不僅可靠而且可信,功能安全變得至關(guān)重要,加之車(chē)聯(lián)網(wǎng)的普及,網(wǎng)絡(luò)安全也尤為重要。安森美半導(dǎo)體具備全面的感知技術(shù)并注重功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全,為汽車(chē)艙內(nèi)感知和外部感知提供完整又可信的方案。
ADAS/自動(dòng)駕駛方案
ADAS/自動(dòng)駕駛是實(shí)現(xiàn)零事故、零死亡和零分心的核心技術(shù),而各種傳感器是這些系統(tǒng)中的主要技術(shù)。例如,安森美半導(dǎo)體提供的圖像傳感器,用在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)上,每小時(shí)可有望挽救9條生命,每年累計(jì)可有望挽救81000條生命。自動(dòng)駕駛從L1到L5的逐級(jí)提升,傳感器的數(shù)量和種類(lèi)都不斷地增加。未來(lái)的汽車(chē)可定義為架在四個(gè)輪子上、具有極其強(qiáng)大感知能力的計(jì)算機(jī)。其越來(lái)越豐富、全面、強(qiáng)大的感知系統(tǒng)將遠(yuǎn)超人類(lèi)的感知速度和反應(yīng),包括ADAS攝像頭、倒車(chē)攝像頭、環(huán)視360度、監(jiān)控、電子車(chē)鏡、駕駛員監(jiān)控、乘務(wù)員監(jiān)控、超聲波、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)等,能夠分分秒秒、時(shí)時(shí)刻刻不間斷地監(jiān)控周?chē)h(huán)境,從而實(shí)現(xiàn)更安全的駕駛。安森美半導(dǎo)體為整個(gè)汽車(chē)提供全面的智能感知方案,包括成像、超聲波、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和傳感器融合,以及其它車(chē)規(guī)級(jí)器件如二極管、低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 、電源管理IC等和車(chē)載網(wǎng)絡(luò)及先進(jìn)的汽車(chē)照明方案,從而為客戶提供一站式的服務(wù)以及最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
圖1:傳感器融合的自動(dòng)駕駛
汽車(chē)成像可分成專(zhuān)門(mén)給人眼看的和給機(jī)器視覺(jué)使用的,在提供給人眼觀察的部分,如駕駛員、乘客、后視、環(huán)視、電子后視鏡,成像挑戰(zhàn)包括:真實(shí)世界經(jīng)常面對(duì)寬動(dòng)態(tài)情景(>120 dB),溫度范圍超大的極端條件(-40 °C至+105 °C),LED交通燈/標(biāo)志燈閃爍難以辨別。在成像傳感器行業(yè),安森美半導(dǎo)體有超過(guò)40年的悠久歷史(主要通過(guò)并購(gòu)),具備2000多項(xiàng)成像方面的專(zhuān)利,尤其在全球汽車(chē)成像市場(chǎng)占>60%的市場(chǎng)份額,提供從VGA至1200萬(wàn)像素完整的產(chǎn)品線、寬動(dòng)態(tài)范圍 (HDR) +減少LED閃爍 (LFM) 傳感器架構(gòu)、優(yōu)化的色彩濾波陣列 (CFA) 、通過(guò)時(shí)間和路測(cè)認(rèn)證的寬動(dòng)態(tài),第四代ISO26262/汽車(chē)功能安全等級(jí)C級(jí) (ASIL C) 、全球首款具有網(wǎng)絡(luò)安全功能的圖像傳感器(如具有市場(chǎng)最高的寬動(dòng)態(tài)效果的Hayabusa系列),解決上述挑戰(zhàn)。
在汽車(chē)感知部分,也就是給人工智能和機(jī)器視覺(jué)用的感知系統(tǒng),安森美半導(dǎo)體占全球>80%的市場(chǎng)份額,而且還在逐年擴(kuò)大。安森美半導(dǎo)體的激光雷達(dá) (LiDAR) 基于硅光電倍增管 (SiPM) ,與傳統(tǒng)的雪崩光電二極管 (APD) 相比,SiPM的增益是APD的1萬(wàn)倍,靈敏度是APD的2000倍,工作電壓要求低至30V,一致性非常好,適合大批量生產(chǎn),符合汽車(chē)LiDAR落地對(duì)傳感器的需求。安森美半導(dǎo)體提供車(chē)規(guī)單點(diǎn)SiPM、線陣1x12、1x16 SiPM,其最新的Pandion 單光子雪崩二極管 (SPAD) 400×100面陣,將來(lái)完全可以實(shí)現(xiàn)有深度信息的圖像。
圖2:安森美半導(dǎo)體LiDAR產(chǎn)品演示平臺(tái)概覽
毫米波雷達(dá)在不同的自動(dòng)駕駛級(jí)別有不同的應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體的下一代毫米波雷達(dá)采用MIMO+,能提供4維信息,用于L3層級(jí)的自動(dòng)駕駛,比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手多一倍的通道,節(jié)省50%的mmIC器件、減少優(yōu)化控制器、線路板,降低總成本。
智能座艙也越來(lái)越受到重視,包括駕駛員的識(shí)別、調(diào)車(chē)椅的位置、空調(diào)的溫度、用戶喜歡的電臺(tái)和乘客監(jiān)控,設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)包括:車(chē)內(nèi)受限的空間及攝像頭尺寸、光線條件對(duì)汽車(chē)成像的嚴(yán)苛要求、系統(tǒng)成本等,安森美半導(dǎo)體和合作伙伴一起開(kāi)發(fā)了0.5×0.5cm3非常小型的攝像頭,放在車(chē)?yán)锍丝?、駕駛員基本上都不會(huì)看得到,并具備極佳的紅外響應(yīng)和全局快門(mén)效率,全面的產(chǎn)品線從VGA至200萬(wàn)像素,提供完整的智能座艙方案和生態(tài)系統(tǒng)。
電動(dòng)汽車(chē)/汽車(chē)功能電子化方案
汽車(chē)功能電子化是節(jié)能減排和減少對(duì)石油的依賴(lài)的關(guān)鍵技術(shù)。受政府節(jié)能和環(huán)保法規(guī)以及新基建等一系列政策驅(qū)動(dòng),汽車(chē)正迅速邁向電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展。安森美半導(dǎo)體是汽車(chē)功能電子化的一個(gè)領(lǐng)袖,提供全面的方案包括先進(jìn)的碳化硅 (SiC) 、IGBT、高壓門(mén)極驅(qū)動(dòng)器、高壓整流器、超級(jí)結(jié)MOSFET、高壓DC-DC等,以及先進(jìn)的封裝技術(shù)如單/雙面冷卻和雙面直接冷卻封裝,用于牽引逆變器、車(chē)載充電、48 V、輔助電機(jī)控制、高壓負(fù)載等系統(tǒng)。
圖3:安森美半導(dǎo)體為汽車(chē)功能電子化提供全面的方案
牽引逆變器是電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成的關(guān)鍵部分,負(fù)責(zé)將高壓電池 (350-800 VDC) 的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流正弦電流的交流電壓,進(jìn)而旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機(jī)并驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)。該模塊的性能影響到車(chē)輛的整體能效,包括加速和駕駛里程。安森美半導(dǎo)體提供高能效、穩(wěn)定可靠且具成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的牽引逆變器方案及先進(jìn)的封裝技術(shù),包括分立IGBT、SiC MOSFET、隔離門(mén)極驅(qū)動(dòng)器和創(chuàng)新的VE-Trac系列模塊,以助力增加電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程,從而幫助提高電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)占有用率。VE-Trac系列模塊包括VE-Trac Dual和VE-Trac Direct,提供領(lǐng)先市場(chǎng)的電氣和熱性能,同時(shí)為迅速增長(zhǎng)的牽引逆變器市場(chǎng)提供可擴(kuò)展性和汽車(chē)可靠性。其中,VE-Trac Dual是雙面散熱模塊,適用于從80 kW到300 kW應(yīng)用,提供最低的每kW成本,具有可擴(kuò)展,低雜散電感的優(yōu)點(diǎn),VE-Trac Direct以創(chuàng)新和可靠的壓合引腳直接替代現(xiàn)有的傳統(tǒng)產(chǎn)品。對(duì)于800 V電池電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng),SiC MOSFET提供優(yōu)于硅的開(kāi)關(guān)性能和更高的可靠性,具有低導(dǎo)通電阻和緊湊的芯片尺寸,確保低電容和門(mén)極電荷。這些特性帶來(lái)了系統(tǒng)優(yōu)勢(shì),包括高能效、快速工作頻率、更高的功率密度、更低的電磁干擾(EMI)以及減小占位的便利性。
電動(dòng)/混動(dòng)汽車(chē)可通過(guò)直流充電樁或普通的交流電源插座對(duì)其高壓電池子系統(tǒng)進(jìn)行充電,車(chē)載充電器 (OBC) 是交流充電的核心系統(tǒng)。安森美半導(dǎo)體提供眾多的超級(jí)結(jié)MOSFET、IGBT、門(mén)極驅(qū)動(dòng)等產(chǎn)品,并針對(duì)在電動(dòng)汽車(chē)電池和建筑物或電網(wǎng)之間進(jìn)行雙向充電 (V2X) 等趨勢(shì)和功率等級(jí)及占位面積等挑戰(zhàn)推出集成SiC的混合IGBT、SiC MOSFET、汽車(chē)功率模塊 (APM) ,應(yīng)用于車(chē)載充電的PFC、DC-DC、整流、輔助電源、驅(qū)動(dòng)等各個(gè)功率級(jí),提高能效、性能、功率密度,減小損耗和占位空間,同時(shí)積極擴(kuò)展現(xiàn)有產(chǎn)品陣容,推出用于3.3 kW、6.6 kW、11 kW等主流功率等級(jí)的OBC開(kāi)發(fā)套件,幫助加快設(shè)計(jì)和評(píng)估。
表1:安森美半導(dǎo)體的車(chē)載充電方案概覽
電動(dòng)/混動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域中的一項(xiàng)新興技術(shù)是48 V雙電壓架構(gòu)輕度混合動(dòng)力汽車(chē) (MHEV) 系統(tǒng),該系統(tǒng)能提供全混合動(dòng)力汽車(chē)的許多燃油經(jīng)濟(jì)性益處,而成本和復(fù)雜度比傳統(tǒng)燃油車(chē)僅稍微增加。安森美半導(dǎo)體提供廣泛的中壓功率MOSFET分立器件和模塊陣容及先進(jìn)的內(nèi)核封裝技術(shù)用于48 V應(yīng)用,滿足48 V雙電壓系統(tǒng)中48 V鋰離子電池組、集成式起動(dòng)發(fā)電機(jī) (ISG) 或皮帶起動(dòng)發(fā)電機(jī) (BSG) 、48 V負(fù)載、12 V電池、12 V負(fù)載等各子系統(tǒng)的不同功率需求和電壓等級(jí)。
電動(dòng)/混動(dòng)汽車(chē)中的電動(dòng)增壓器、交流壓縮機(jī)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 (EPS) 、減搖、散熱風(fēng)扇、液壓泵、空調(diào)壓縮機(jī)和PTC加熱器等子系統(tǒng)需要用到高壓輔助電源方案。安森美半導(dǎo)體的汽車(chē)高壓ASPM模塊采用直接覆銅 (DBC) 封裝實(shí)現(xiàn)超低熱阻 (<0.37 K/W) ,并集成IGBT(具有優(yōu)化的門(mén)極驅(qū)動(dòng))、高速HVIC和豐富的保護(hù)特性,具備集成度高、外形緊湊、確保175°C的結(jié)溫、出色的強(qiáng)固性、超長(zhǎng)的使用壽命、設(shè)計(jì)周期及裝配流程短、通過(guò)汽車(chē)認(rèn)證等優(yōu)勢(shì),比分立方案更緊湊,且散熱性更好,并提供強(qiáng)大的隔離電壓,整體性?xún)r(jià)比也得以提升。650 V ASPM@27系列和1200 V ASPM@34系列,分別針對(duì)400 V以下的電池系統(tǒng)和電池電壓略高但低于800 V的場(chǎng)合。
車(chē)身電子及內(nèi)部
車(chē)身控制模塊 (BCM) 已成為當(dāng)今輕型車(chē)輛的信息管理和通信中心。這些模塊管理車(chē)身電子及車(chē)內(nèi)各種負(fù)載,包括車(chē)窗/門(mén)/鏡/座椅/照明/車(chē)載空調(diào)控制及遠(yuǎn)程無(wú)匙進(jìn)入等應(yīng)用,同時(shí)在過(guò)程中提供診斷功能,并為電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)功能 (DC, PWM) ,從而取代了現(xiàn)有的機(jī)電繼電器。安森美半導(dǎo)體提供廣泛的預(yù)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、門(mén)極驅(qū)動(dòng)器、SmartFET和車(chē)載網(wǎng)絡(luò)方案陣容,具備高能效、高可靠性等優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)今的車(chē)載空調(diào)系統(tǒng)不再是機(jī)械控制。對(duì)提高能效、舒適度和性能的需求推動(dòng)了暖通空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)采用更精密的技術(shù)和電子器件。各種傳感器的多個(gè)輸入和乘客需求要求控制不同類(lèi)型的電機(jī)。安森美半導(dǎo)體提供各種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、無(wú)刷直流電機(jī) (BLDC) 驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、門(mén)極驅(qū)動(dòng)器及車(chē)載網(wǎng)絡(luò)方案,使HVAC控制模塊更高效。
總結(jié)
作為全球前10大汽車(chē)半導(dǎo)體供應(yīng)商之一,安森美半導(dǎo)體提供全面的方案用于自動(dòng)駕駛、汽車(chē)功能電子化、傳統(tǒng)電力總成、照明和車(chē)身電子,利用在汽車(chē)感知、功率器件等領(lǐng)域的專(zhuān)知不斷開(kāi)發(fā)出創(chuàng)新的方案,包括領(lǐng)先的功率模塊和先進(jìn)的SiC方案等,推進(jìn)邁向自動(dòng)駕駛、汽車(chē)功能電子化/電動(dòng)汽車(chē)的進(jìn)程,并遵守嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),致力于零缺陷、零排放、零事故、零死亡和零分心,同時(shí)積極和行業(yè)多個(gè)生態(tài)合作伙伴攜手建立生態(tài)系統(tǒng),幫助開(kāi)發(fā)人員解決設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),使未來(lái)的汽車(chē)更智能、安全、舒適、環(huán)保和節(jié)能。
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