産(chǎn)品中(zhōng)心
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芯洲分(fēn)享 | 體(tǐ)系化車(chē)規電(diàn)源解決方案，兼顧技(jì )術創新(xīn)與交付管理(lǐ)，賦能(néng)新(xīn)能(néng)源汽車(chē)高可(kě)靠性
時間:2024-09-23
來源: 中(zhōng)國(guó)國(guó)際汽車(chē)電(diàn)子高峰論壇
2月23日，芯洲科(kē)技(jì )受邀參加中(zhōng)國(guó)國(guó)際汽車(chē)電(diàn)子高峰論壇，副總經理(lǐ)梁俊鋒分(fēn)享《體(tǐ)系化車(chē)規電(diàn)源解決方案》。體(tǐ)系化不僅是更全面的産(chǎn)品體(tǐ)系，也包括芯洲科(kē)技(jì )在車(chē)載電(diàn)源領域長(cháng)期技(jì )術積累，形成的體(tǐ)系化技(jì )術儲備。以下為(wèi)全文(wén)：
半導體(tǐ)的每一次爆發都伴随着技(jì )術的革命和市場的突變。從電(diàn)腦到智能(néng)手機，到智能(néng)穿戴設備，每次新(xīn)行業的興起都會帶來龐大的電(diàn)源芯片的增量市場。未來十年的增量在哪裏？智能(néng)汽車(chē)、智能(néng)家居、虛拟現實、量子計算、自動駕駛，都是可(kě)預期的未來新(xīn)興增量市場。
在全球範圍内，權威機構預測芯片從2020到2026在多(duō)個行業的增長(cháng)趨勢，其中(zhōng)汽車(chē)電(diàn)子的CAGR為(wèi)9%，是所有(yǒu)市場中(zhōng)成長(cháng)速度最快的。國(guó)内新(xīn)能(néng)源汽車(chē)在過去的十年裏一直在比拼内功，在最近短短的2年内迎來爆發式成長(cháng)，遍地開花(huā)。在中(zhōng)國(guó)用(yòng)戶的購(gòu)車(chē)因素中(zhōng)，智能(néng)性需求已經上升至第三位，在全球也屬于對科(kē)技(jì )要求最高的一群用(yòng)戶。
随着新(xīn)能(néng)源汽車(chē)電(diàn)氣化、智能(néng)化、共享化、網聯化的發展，汽車(chē)電(diàn)子的架構也從分(fēn)布式架構演進到域控的架構，未來會進一步演進到中(zhōng)央集中(zhōng)式控制，對于算力的需求在持續增加。因此對于車(chē)載電(diàn)源來說會帶來單闆功率的持續增加、要求更高的功率密度、更好的熱處理(lǐ)能(néng)力、有(yǒu)效的規避器件幹擾等，這些都對電(diàn)源管理(lǐ)提出了許多(duō)挑戰。
芯洲科(kē)技(jì )圍繞這些挑戰，确立了六大關鍵技(jì )術方向：
1.密度。芯洲選擇業内最先進的生産(chǎn)工(gōng)藝、封裝(zhuāng)技(jì )術，在有(yǒu)限空間内實現更高的功率密度和效率、更大的功率輸出及優良的散熱能(néng)力。
2.安(ān)全。安(ān)全是汽車(chē)購(gòu)買決策中(zhōng)的第一考慮，為(wèi)了應對汽車(chē)電(diàn)子複雜的應用(yòng)環境，芯洲持續開發大量面向車(chē)載電(diàn)源的專利技(jì )術。比如最小(xiǎo)電(diàn)荷泵技(jì )術可(kě)以實現在極端電(diàn)池電(diàn)壓變化環境下對芯片自身和二級電(diàn)源的有(yǒu)效保護，直通模式輸出過沖保護專利可(kě)以在電(diàn)池大範圍變化條件下有(yǒu)效的控制輸出電(diàn)壓變化進而保護後級的各種負載等，很(hěn)多(duō)都應用(yòng)在了芯洲的車(chē)載電(diàn)源芯片裏。
3.效率。芯洲采用(yòng)第二代超低靜态功耗ULQ技(jì )術，在負載1mA時實現80%效率，負載10mA時實現85%以上的效率，滿足汽車(chē)對于停放時間的要求，輕載效率處于國(guó)際先進水平。
4.易用(yòng)。體(tǐ)現在控制技(jì )術的持續優化以及設計的集成化，用(yòng)更少的器件完成設計要求，最優的器件管腳安(ān)排優化PCB布局設計，可(kě)以實現簡化的環路控制，幫助客戶更簡單的完成電(diàn)源設計。
5.潔淨。随着入口電(diàn)流越來越大，輻射是汽車(chē)研發中(zhōng)不可(kě)回避的挑戰。芯洲有(yǒu)多(duō)步栅極驅動技(jì )術實現開關無振鈴；對稱式布局，抵消輻射幹擾；倒裝(zhuāng)的封裝(zhuāng)技(jì )術降低寄生參數進而進一步降低輻射能(néng)量。通過多(duō)種技(jì )術的組合，實現更小(xiǎo)的輻射，給市場提供EMI處理(lǐ)能(néng)力卓越的産(chǎn)品。
6.可(kě)靠。芯洲科(kē)技(jì )嚴格把關設計、制造、管理(lǐ)的全流程。技(jì )術上持續深耕，在制造方面芯洲有(yǒu)專職SQE團隊對于制造過程進行嚴格管控，專門的測試團隊開發生産(chǎn)測試程序。芯洲科(kē)技(jì )取得了IATF16949 compliance專業機構認可(kě)，也和萊茵聯合啓動了ISO26262的功能(néng)安(ān)全體(tǐ)系認證，通過體(tǐ)系化的管理(lǐ)向市場持續提供優質(zhì)的高質(zhì)量的車(chē)載電(diàn)源産(chǎn)品。
芯洲科(kē)技(jì )聚焦在功率轉換及功率控制，以全系列産(chǎn)品開發為(wèi)客戶提供更多(duō)選擇，也會與頭部企業共同定義新(xīn)産(chǎn)品。作(zuò)為(wèi)國(guó)産(chǎn)半導體(tǐ)企業，芯洲的核心競争力在于産(chǎn)品的快速叠代能(néng)力從而更好得滿足中(zhōng)國(guó)企業需求。
現提供六大産(chǎn)品線(xiàn)及服務(wù)：
1. 全體(tǐ)系的開關電(diàn)源轉換芯片。
2. 線(xiàn)性電(diàn)源LDO。芯洲能(néng)提供更低的靜态電(diàn)流。采用(yòng)電(diàn)流折返保護技(jì )術，支持40V直接輸出硬短路且不會損壞，達到國(guó)際頂尖水平的高可(kě)靠性。
3. 功率控制。芯洲率先推出車(chē)規級升壓控制器産(chǎn)品（認證中(zhōng)），實現多(duō)種拓撲，如升壓變換，升降壓變換以及隔離電(diàn)源輸出，滿足車(chē)載多(duō)種功能(néng)的需求。
4. 功率路徑管理(lǐ)。芯洲的理(lǐ)想二極管采用(yòng)先進的隔離工(gōng)藝，不僅設計上可(kě)以實現快速的防反保護，更能(néng)實現防反接的功能(néng)。
5. 系統集成PMIC。實現密封環境下的溫度管理(lǐ)、噪聲管理(lǐ)、效率管理(lǐ)，滿足車(chē)載領域的要求。
6. 功率模塊。集成功率器件和芯片，達到極緻的功率密度。
SCT246X是2022年發布的最新(xīn)一款40V/6A DC-DC降壓芯片，采用(yòng)對稱式布局，還可(kě)以将兩個芯片并聯輸出12A，幫助客戶的設計變得更加簡單。多(duō)項專利技(jì )術，滿足客戶對産(chǎn)品性能(néng)的極緻追求，現已應用(yòng)在多(duō)種車(chē)載場景。
随着未來智能(néng)座艙的發展，智能(néng)座艙融合集成了大量的功能(néng)，對于車(chē)載電(diàn)源有(yǒu)更多(duō)品類和功能(néng)的需求，客戶不再滿足于“點”的解決方案，需要的是體(tǐ)系化的解決方案供應商(shāng)，避免過多(duō)的供應商(shāng)帶來質(zhì)量、交付、管理(lǐ)、價格等等方面的問題。
芯洲科(kē)技(jì )在2021年确定了企業未來3年的戰略規劃，以新(xīn)能(néng)源汽車(chē)應用(yòng)為(wèi)牽引，構建核心競争力，實現企業可(kě)持續的高速高質(zhì)量的成長(cháng)，2023年在車(chē)載領域電(diàn)源管理(lǐ)品類覆蓋70%以上，滿足ADAS、智能(néng)座艙、車(chē)身控制、動力系統四大汽車(chē)控制域，實現面向車(chē)廠和tier1客戶的一站式整體(tǐ)電(diàn)源解決方案。
現在為(wèi)汽車(chē)提供的一級電(diàn)源已經實現第二代技(jì )術量産(chǎn)，集成了上述技(jì )術專利。第三代産(chǎn)品也在研發中(zhōng)，用(yòng)全新(xīn)一代控制方式實現更快的動态響應，更先進的封裝(zhuāng)改善芯片發熱問題等。更多(duō)技(jì )術亮點，敬請期待。
作(zuò)為(wèi)分(fēn)享嘉賓，梁俊鋒也帶來了關于汽車(chē)電(diàn)子領域思考上的交流。
問題1： 新(xīn)能(néng)源汽車(chē)智能(néng)座艙的出現和高速成長(cháng)，對車(chē)載電(diàn)源提出了哪些與傳統汽車(chē)不同的需求？挑戰來自哪裏？
新(xīn)能(néng)源汽車(chē)智能(néng)座艙相對于傳統汽車(chē)座艙來說，通過打造全新(xīn)的車(chē)内一體(tǐ)化數字平台，為(wèi)駕駛員提供更加智能(néng)的交互體(tǐ)驗，以及促進更好的行車(chē)安(ān)全，通常都會采用(yòng)大算力處理(lǐ)器，因此對車(chē)載電(diàn)源方案尤其是40V一級電(diàn)源提出了更高的要求，主要體(tǐ)現在3個方面：
1. 需要更高的功率密度以及散熱能(néng)力。挑戰主要來自于制程工(gōng)藝以及先進封裝(zhuāng)技(jì )術，芯洲科(kē)技(jì )采用(yòng)業内領先的.18um中(zhōng)壓工(gōng)藝，在3.5mm×4mm的面積内實現6A的輸出電(diàn)流能(néng)力，創新(xīn)性地實現了雙芯片簡單并聯輸出12A的能(néng)力，助力智能(néng)座艙的平台化設計。同時芯洲使用(yòng)了先進的倒裝(zhuāng)封裝(zhuāng)技(jì )術，極大降低了熱阻提升了芯片的散熱能(néng)力。
2. 需要更高的輕載效率。随着智能(néng)座艙的車(chē)内耗電(diàn)設備的增加，車(chē)廠對于輸入電(diàn)流的要求并沒有(yǒu)改變，因此對一級電(diàn)源提出了非常高的輕載效率要求。芯洲科(kē)技(jì )使用(yòng)了第二代專利ULQ技(jì )術及外部偏置供電(diàn)的方式，在輸出負載1mA時實現高達80%以上的輕載效率。
3. 需要更好的EMI處理(lǐ)能(néng)力。随着電(diàn)流需求的增加，EMI成為(wèi)車(chē)載電(diàn)源的一個主要設計挑戰，芯洲科(kē)技(jì )多(duō)方面技(jì )術創新(xīn)下足功夫：多(duō)步栅極驅動技(jì )術實現開關無振鈴、對稱式布局抵消輻射幹擾、倒裝(zhuāng)的封裝(zhuāng)技(jì )術降低寄生參數進而進一步降低輻射能(néng)量，多(duō)種技(jì )術組合提供最優的EMI處理(lǐ)能(néng)力。
問題2： 在汽車(chē)電(diàn)子領域，電(diàn)源管理(lǐ)芯片與DC-DC轉換器市場一直保持着高速增長(cháng)，但似乎以歐美廠商(shāng)為(wèi)主。要改變這樣的局面，你有(yǒu)什麽建議？
歐美廠家在汽車(chē)行業已經深耕了幾十年，在産(chǎn)品品類和工(gōng)藝技(jì )術都處于領先的位置，要改變這個局面需要一定的時間。得益于汽車(chē)行業明确對于國(guó)産(chǎn)化需求的大趨勢，越來越多(duō)的車(chē)廠和Tier1對于國(guó)産(chǎn)公(gōng)司打開了大門，在這個機遇條件下可(kě)以從兩個方面來提升國(guó)産(chǎn)半導體(tǐ)的占有(yǒu)率：
1. 短期來看，通過替代趨優的方式讓客戶更易于替換歐美廠家的産(chǎn)品，不需要更改單闆設計，僅僅通過更換芯片就實現更優的性能(néng)，這種方式可(kě)以在相對較短的時間完成歐美廠商(shāng)的替代。
2. 從中(zhōng)長(cháng)期來看，随着中(zhōng)國(guó)新(xīn)能(néng)源汽車(chē)行業已經處于國(guó)際領先的位置，國(guó)産(chǎn)半導體(tǐ)離國(guó)産(chǎn)汽車(chē)更近，我們更容易獲得從客戶需求出發的新(xīn)産(chǎn)品機遇，通過快速的産(chǎn)品開發叠代滿足汽車(chē)客戶的需求，實現對歐美廠商(shāng)的彎道超車(chē)。
在很(hěn)多(duō)對于先進工(gōng)藝技(jì )術要求的場景以及高功能(néng)安(ān)全的應用(yòng)場景，國(guó)産(chǎn)半導體(tǐ)依然有(yǒu)很(hěn)長(cháng)的路要走，我們需要一步一個腳印追趕和超越歐美的産(chǎn)品。
圖為(wèi)中(zhōng)國(guó)國(guó)際汽車(chē)電(diàn)子高峰論壇 芯洲科(kē)技(jì )展台
