在過去一年中,汽車芯片短缺、全球供應(yīng)鏈的復(fù)雜性和不確定性及市場需求的變化,可能是汽車產(chǎn)業(yè)鏈最為棘手的難題,汽車制造商需要不斷調(diào)整生產(chǎn)和采購策略以應(yīng)對潛在的風(fēng)險和瓶頸。隨著更多傳統(tǒng)車企和新興造車勢力進入新能源汽車市場,競爭壓力加大,汽車制造商需要不斷提升技術(shù)創(chuàng)新力以保持競爭優(yōu)勢。同時,行業(yè)需要適應(yīng)不斷更新的技術(shù)標準和法規(guī),這要求企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)和認證等方面進行持續(xù)投資和調(diào)整。
車規(guī)級碳化硅(SiC)功率器件的大規(guī)模應(yīng)用是目前汽車行業(yè)最火熱的話題之一,也是安森美在過去一年里努力發(fā)展的重要方向。無論是在低壓400V平臺,還是在高壓800V平臺,碳化硅器件都能為電動汽車帶來顯著的效率提升。碳化硅器件可以工作在更高的結(jié)溫,具有更快的開關(guān)速度和耐壓能力,這些特性對芯片設(shè)計、驅(qū)動優(yōu)化、電路保護、模塊封裝以及系統(tǒng)集成都提出了特別的挑戰(zhàn)。此外,應(yīng)用碳化硅材料的終端產(chǎn)品在長期可靠性方面的評估和認證仍然具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難點。
安森美始終追求零偏移、零缺陷的產(chǎn)品質(zhì)量目標,除了在芯片設(shè)計環(huán)節(jié)秉持質(zhì)量驅(qū)動的理念之外,在生產(chǎn)制造的環(huán)節(jié)中構(gòu)建了完整的、豐富的持續(xù)性監(jiān)控,反饋和提升體系。安森美同時參與了許多車規(guī)級碳化硅功率器件/模塊的認證標準研究工作,另外,特別應(yīng)對碳化硅功率器件在汽車應(yīng)用環(huán)境中的復(fù)雜工況和應(yīng)力,安森美也與國內(nèi)外車企展開了深入的合作和技術(shù)討論,共同加速推動碳化硅大規(guī)模上車的市場趨勢。
在2024年的開端,安森美挑選了大家普遍比較關(guān)心的幾個問題,就這些問題對汽車領(lǐng)域的未來發(fā)展做出了展望和預(yù)測。
在800V母線電壓的充電設(shè)施和電驅(qū)系統(tǒng)中,SiC功率器件必不可少。SiC比Si器件具有更強的耐壓能力,隨著母線電壓的提升,它的低導(dǎo)通阻抗和高速開關(guān)特性也更能發(fā)揮優(yōu)勢。基于 EliteSiC的方案與Si IGBT方案相比,系統(tǒng)尺寸更小,功率密度更大,整體效率更高。
盡管SiC MOSFET相對于Si IGBT在性能上更加優(yōu)越,但是Si IGBT目前來看仍然具有相當(dāng)?shù)某杀緝?yōu)勢,在800V的系統(tǒng)里也將占據(jù)一席之地。短時間內(nèi),以高壓雙電驅(qū)應(yīng)用為例,會存在SiC MOSFET和Si IGBT“高低搭配”的情景。
IDM模式的優(yōu)點在于從設(shè)計、制造到封測全過程的垂直整合,能夠更好地控制產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和供應(yīng)鏈,這對于對可靠性要求極高的汽車半導(dǎo)體行業(yè)來說是非常重要的。然而,IDM模式需要巨大的資本投入來建設(shè)和維護晶圓廠,技術(shù)更新和產(chǎn)能擴展的靈活性相對較低。
Fabless模式則專注于芯片設(shè)計,將生產(chǎn)、封裝和測試等環(huán)節(jié)外包給專業(yè)的代工廠,這樣可以降低初始投資和運營成本,同時利用代工廠的先進工藝和技術(shù)快速響應(yīng)市場變化。但是,這種模式下的公司對供應(yīng)鏈的控制力較弱,可能面臨供應(yīng)穩(wěn)定性和質(zhì)量控制的挑戰(zhàn)。
安森美整體的制造戰(zhàn)略是Fab-Right,這可以優(yōu)化資產(chǎn)足跡以提高效率和一流投資資本回報率 (ROIC),建立更具彈性和韌性的產(chǎn)能體系,減少利潤波動。在SiC方面,安森美的策略是上下游一體化垂直整合。
隨著電動汽車市場的發(fā)展,對車載功率器件的需求持續(xù)增長,這可能會推動更多的產(chǎn)能擴張。
車載應(yīng)用是SiC市場的重要驅(qū)動力,尤其是電動汽車和混合動力汽車的普及,預(yù)計2024年車載SiC市場將繼續(xù)保持強勁的增長態(tài)勢,向 200mm SiC 晶圓的發(fā)展將加快電氣化進程,促進規(guī)模經(jīng)濟,技術(shù)進步和制造效率的提升將有助于降低SiC器件的成本,推動其在車載應(yīng)用中的更廣泛采用。
隨著汽車制造商對更高能效和續(xù)航能力的追求,會有更多搭載800V平臺的車型發(fā)布,對SiC功率器件的需求會進一步增加。為了確保供應(yīng)穩(wěn)定性和應(yīng)對潛在的供應(yīng)鏈風(fēng)險,汽車制造商和SiC供應(yīng)商應(yīng)加強合作,包括簽訂長期供貨協(xié)議和投資擴產(chǎn)項目。
那些能夠提高能源效率、增強安全性能、支持先進通信技術(shù)和提升駕駛體驗的模擬芯片品類將在汽車電動化、智能化的浪潮中得到更多的關(guān)注和發(fā)展機會。電動汽車對高效、可靠的電源管理需求極高,包括主驅(qū)逆變器、車載充電器(OBC)、DC-DC轉(zhuǎn)換器等。這些系統(tǒng)都需要高性能的電源管理芯片來優(yōu)化能源使用、延長電池壽命并確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電動車的電動機控制需要高效的電機驅(qū)動芯片,以實現(xiàn)精確的速度控制、扭矩管理和能效優(yōu)化。
自動駕駛和先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)依賴于智能感知方案,如CMOS成像、超聲波和深度感知等傳感器融合算法能夠探測到更多關(guān)鍵細節(jié)信息,幫助駕乘人員迅速作出反應(yīng),安全性大大提升。在汽車信息娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)以及安全系統(tǒng)中,信號鏈器件如運算放大器、比較器、數(shù)據(jù)鎖存器等對于信號處理和系統(tǒng)性能至關(guān)重要。
為了確保汽車電子系統(tǒng)的安全和可靠性,過壓保護、過流保護以及電氣隔離器件的需求也將增長。精確的溫度和電流檢測對于監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)和防止過熱、過載等故障也非常重要。安森美深耕汽車領(lǐng)域二十余年,擁有上述所有品類的高性能AEC認證產(chǎn)品組合,推動汽車電氣化、智能化進程。
在2024年,安森美將會繼續(xù)深耕智能電源和智能感知技術(shù),通過技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級來提高在電動汽車、自動駕駛、充電樁、光伏儲能、工業(yè)自動化等關(guān)鍵市場的競爭力,并繼續(xù)執(zhí)行收入增長戰(zhàn)略,以新品發(fā)售、增量利潤投入碳化硅(SiC)增產(chǎn)等方式,努力實現(xiàn)高于半導(dǎo)體市場預(yù)期的年復(fù)合增長率,加強碳排放管理和可持續(xù)發(fā)展實踐,推動業(yè)務(wù)流程的深度去碳化。
以下是安森美在汽車領(lǐng)域一些關(guān)鍵的產(chǎn)品和解決方案:


原文始發(fā)于微信公眾號(艾邦半導(dǎo)體網(wǎng)):安森美SiC技術(shù)專家“把脈”汽車產(chǎn)業(yè)2024年新風(fēng)向