在過去一年中,汽車芯片短缺、全球供應鏈的復雜性和不確定性及市場需求的變化,可能是汽車產業鏈最為棘手的難題,汽車制造商需要不斷調整生產和采購策略以應對潛在的風險和瓶頸。隨著更多傳統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創新力以保持競爭優勢。同時,行業需要適應不斷更新的技術標準和法規,這要求企業在研發、生產和認證等方面進行持續投資和調整。
車規級碳化硅(SiC)功率器件的大規模應用是目前汽車行業最火熱的話題之一,也是安森美在過去一年里努力發展的重要方向。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溫,具有更快的開關速度和耐壓能力,這些特性對芯片設計、驅動優化、電路保護、模塊封裝以及系統集成都提出了特別的挑戰。此外,應用碳化硅材料的終端產品在長期可靠性方面的評估和認證仍然具有相當的技術難點。
安森美始終追求零偏移、零缺陷的產品質量目標,除了在芯片設計環節秉持質量驅動的理念之外,在生產制造的環節中構建了完整的、豐富的持續性監控,反饋和提升體系。安森美同時參與了許多車規級碳化硅功率器件/模塊的認證標準研究工作,另外,特別應對碳化硅功率器件在汽車應用環境中的復雜工況和應力,安森美也與國內外車企展開了深入的合作和技術討論,共同加速推動碳化硅大規模上車的市場趨勢。
在2024年的開端,安森美挑選了大家普遍比較關心的幾個問題,就這些問題對汽車領域的未來發展做出了展望和預測。
在800V母線電壓的充電設施和電驅系統中,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,它的低導通阻抗和高速開關特性也更能發揮優勢。基于 EliteSiC的方案與Si IGBT方案相比,系統尺寸更小,功率密度更大,整體效率更高。
盡管SiC MOSFET相對于Si IGBT在性能上更加優越,但是Si IGBT目前來看仍然具有相當的成本優勢,在800V的系統里也將占據一席之地。短時間內,以高壓雙電驅應用為例,會存在SiC MOSFET和Si IGBT“高低搭配”的情景。
IDM模式的優點在于從設計、制造到封測全過程的垂直整合,能夠更好地控制產品質量、生產周期和供應鏈,這對于對可靠性要求極高的汽車半導體行業來說是非常重要的。然而,IDM模式需要巨大的資本投入來建設和維護晶圓廠,技術更新和產能擴展的靈活性相對較低。
Fabless模式則專注于芯片設計,將生產、封裝和測試等環節外包給專業的代工廠,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快速響應市場變化。但是,這種模式下的公司對供應鏈的控制力較弱,可能面臨供應穩定性和質量控制的挑戰。
安森美整體的制造戰略是Fab-Right,這可以優化資產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展,對車載功率器件的需求持續增長,這可能會推動更多的產能擴張。
車載應用是SiC市場的重要驅動力,尤其是電動汽車和混合動力汽車的普及,預計2024年車載SiC市場將繼續保持強勁的增長態勢,向 200mm SiC 晶圓的發展將加快電氣化進程,促進規模經濟,技術進步和制造效率的提升將有助于降低SiC器件的成本,推動其在車載應用中的更廣泛采用。
隨著汽車制造商對更高能效和續航能力的追求,會有更多搭載800V平臺的車型發布,對SiC功率器件的需求會進一步增加。為了確保供應穩定性和應對潛在的供應鏈風險,汽車制造商和SiC供應商應加強合作,包括簽訂長期供貨協議和投資擴產項目。
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注和發展機會。電動汽車對高效、可靠的電源管理需求極高,包括主驅逆變器、車載充電器(OBC)、DC-DC轉換器等。這些系統都需要高性能的電源管理芯片來優化能源使用、延長電池壽命并確保系統的穩定性。電動車的電動機控制需要高效的電機驅動芯片,以實現精確的速度控制、扭矩管理和能效優化。
自動駕駛和先進駕駛輔助系統(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鍵細節信息,幫助駕乘人員迅速作出反應,安全性大大提升。在汽車信息娛樂系統、車載通信系統以及安全系統中,信號鏈器件如運算放大器、比較器、數據鎖存器等對于信號處理和系統性能至關重要。
為了確保汽車電子系統的安全和可靠性,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控系統狀態和防止過熱、過載等故障也非常重要。安森美深耕汽車領域二十余年,擁有上述所有品類的高性能AEC認證產品組合,推動汽車電氣化、智能化進程。
在2024年,安森美將會繼續深耕智能電源和智能感知技術,通過技術創新和產品升級來提高在電動汽車、自動駕駛、充電樁、光伏儲能、工業自動化等關鍵市場的競爭力,并繼續執行收入增長戰略,以新品發售、增量利潤投入碳化硅(SiC)增產等方式,努力實現高于半導體市場預期的年復合增長率,加強碳排放管理和可持續發展實踐,推動業務流程的深度去碳化。
以下是安森美在汽車領域一些關鍵的產品和解決方案:


原文始發于微信公眾號(艾邦半導體網):安森美SiC技術專家“把脈”汽車產業2024年新風向