深耕智能電源與智能感知領域,這是2021年8月5日,安森美半導體官宣改名為安森美(onsemi)之后確定的下一步發展目標,公司還為此提出了“智能技術,美好未來”的新口號。
預測數據顯示,2021-2025年期間,智能電源和智能感知將推動兩倍的市場增長,年復合增長率(CAGR)為7%-9%,其中智能電源平均CAGR為15%,智能感知平均CAGR達到13%,兩個技術都與汽車和工業領域有密不可分的關聯。
而在汽車和工業領域。安森美方面此前曾預計,2021-2025年,汽車和工業領域的CAGR將會為7%-9%,其中汽車行業為17%,工業領域為7%,其他市場有可能會下降。此外,5G也是一個非常重要的市場,預計2021-2025年5G市場的CAGR將達到11%。
安森美中國區應用工程總監吳志民日前在接受采訪時表示,隨著世界各國汽車電子化進程的加速,汽車OEM廠商擴展電動車產品組合,在行駛里程和性能上展開競爭。截至2028年,電動和混動汽車將占到總汽車銷量的50%以上。對供應商來說,這是一個支持可持續生態系統發展的一個巨大的機會。
當然,廠商要具備一系列廣泛的產品組合,才能支持汽車電子的快速增長。目前,安森美的半導體產品應用在汽車中的多個領域,包括車載充電器、高壓負載電池管理、DC-DC、高壓動力總成、主驅逆變、48 V皮帶傳動起動機-發電機(BSG)、ADAS、信息娛樂、車門、座椅控制等,汽車業務營收占比約為33%。
電動車
碳化硅(SiC)是吳志民強調的重點之一。作為第三代半導體的關鍵材料,碳化硅能夠顯著提高電動車、電動車充電和能源基礎設施的系統效率。因此,2021年8月,安森美宣布收購碳化硅晶圓供應商GT Advanced Technologies(GTAT),用以強化自身“從襯底到系統”的戰略布局。
安森美碳化硅功率器件包括SiC MOSFETs、SiC二極管、以及全SiC&混合SiC模塊三類,并采用差異化的壓鑄模封裝。相比凝膠模塊,前者的主要優勢包括更高的功率密度,更低的雜散電感,工作溫度更高(200℃甚至以上),可專為差異化而定制。
以VE-Trac Dual為例,這是安森美專為插電式混合動力車(PHEV)、完全混合動力車(HEV)、純電池車(BEV)和燃料電池(FCEV)電動車而設計的電源模塊,并針對牽引逆變器的應用進行了優化,實現了許多創新,包括雙面冷卻,使其具有高功率密度和小尺寸。
逆變器在電力傳動系統起著關鍵作用,相當于內燃機中的燃油噴射系統,直接影響電動車的整體能效以及每次充電可達到的行駛里程。安森美通過開發VE-Trac Dual,將有望在更廣泛的電動車中實現更高的能效。
除了具備優良的電氣和熱性能外,VE-Trac Dual易于功率擴展的特性也值得關注。在具體使用中,既可以用3個半橋的模塊來實現150 kW功率,也可以把兩個150 kW模塊組合在一起實現300 kW功率,且不增加占位。此外,在雙面冷卻模塊中,IGBT智能芯片中還內置了溫度和電流傳感器,以更好的進行溫度檢測和電路保護。
根據規劃,安森美主驅電源封裝技術將在2023年中從雙面間接水冷過渡到直接水冷模式,預計到2023年底會實現雙面直接水冷,2024年中進一步優化成為雙面直接水冷+方案,核心目的是為了不斷降低器件熱阻。
吳志民強調說,安森美在開發階段就把汽車應用置于重要位置,在可靠性上投入了相當多的精力。除了AECQ/AQG3標準驗證之外,在靜態、動態、門極驗證等方面也做了大量的工作。結果顯示,其數據變化很低,可靠性值得信賴。
安森美不僅在電動車領域大有作為,而且在與電動車息息相關的太陽能/儲能式充電站領域也積極展開布局。考慮到充電站方案中涉及PFC、AC-DC、DC-DC等多款芯片,安森美很早就可以為客戶提供包括熱/電仿真模型、碳化硅、模擬IC、輔助電源、感知保護技術在內的完整解決方案。
先進安全
在此前的采訪中,安森美公司總裁兼首席執行官Hassane El-Khoury稱,為了保證汽車攝像頭智能感知技術的安全性,安森美做出了極大的努力,例如分析了4000多種故障模式,確保在故障時進行校正;在ADAS智能感知部分所占的市場份額超越了所有競爭對手的總和;平均每個小時就能拯救9條生命;其800萬像素傳感器在185米處不但能探測行人,甚至包括地面的石塊,是在所有條件下人眼視覺的100倍。
圖像傳感器是安森美最具競爭優勢的領域之一,我們有超過15年的汽車成像經驗,有超過4億顆汽車傳感器被應用于汽車中。
吳志民表示,在用戶特別關注的圖像傳感器高動態范圍(HDR)指標方面,憑借獨有的超級曝光技術,配合均勻的像素架構,安森美為業界提供了優秀的HDR性能,可有效抑制LED閃爍。
同時,人們也日益發現,無論是前視攝像頭感知、AD全景感知、環視和自動泊車,還是組合應用,比如帶DVR或AR功能的前視攝像頭、盲區AD攝像頭+環視、后視AD+電子后視鏡等,越來越多的汽車細分功能都依靠攝像頭來實現。除了攝像頭數量不斷增加之外,攝像頭的像素也從以前的100萬/200萬像素,增加到了現在的800萬像素。
而在智能座艙中,RGB-IR圖像傳感器的使用正在普及,它能做到較好的近紅外感應度的圖像傳感器(或IVEC產品),有助于攝像頭外形尺寸小型化。為此,安森美采用了將圖像傳感器和鏡頭集成在一起的模式,與當前3cm3的座艙模塊相比,IVEC產品體積只有0.5cm3,尺寸縮減超過6倍,用戶也無需設計攝像頭模塊,無需光學調試,便于節約產能和靈活制造。
激光雷達(LiDAR)也是智能感知的重要一環。目前,很多激光雷達產品采用雪崩光電二極管(APD)元件,而安森美所提供的則是硅光電倍增管(SIPM)。與APD相比,SIPM有更好的一致性,支持150m單拍檢測距離和300m的多拍檢測距離。
“SIPM產品的光子探測效率(PDE)表現優異,其單光子探測能力可讓系統監測到300米范圍內的距離,此外還能辨別見度低的物體,在煙霧環境中有較好的表現。該探測器技術可用于單像素、線陣或面陣傳感器。”吳志民說。
另一個智能感知產品是超聲波專用芯片,其動態增益和回聲檢測功能可以區分靜止的物體、人和寵物。在安森美的芯片方案中,它既可以支持不同的調制技術,如振幅調制、二進制相移鍵控(BPSK)、頻率啁啾聲等,也可以依據需要增強不同的特性,提高整個方案的安全水平。
目前,安森美在超聲波停車輔助IC市場排名第1,因此被選用在Minerva平臺上。同時,得益于在X By Wire(線傳控制)領域上的出色表現,安森美已累計交付了10億顆用于X By Wire應用的電感式位置傳感器。
總體而言,傳動系統和先進安全也推動了汽車電子化。從汽車傳動系統來看,傳統汽車到電動汽車的動力源是由內燃機向電動機方向的發展;先進安全則是汽車自動駕駛從L0/L1級向L4/L5級方向發展。
統計數據顯示,內燃機時代的L0/L1級汽車,車內電子元器件成本只有50美元;到了48 V混動,L2級以上級別時,汽車電子元器件成本約為280美元;再到L2級以上的電動車、混動車,其電子元器件成本為750美元;未來L4/L5級的自動駕駛汽車,電子元器件成本可以達到每輛車1600美元。而客戶的實際汽車電子元器件含量,則將從2019年的131美元,猛增至2022年的715美元。
結語
如今,工業和汽車市場占據全球溫室氣體排放量的三分之二,這為安森美提供了巨大的機會,使公司可充分發揮其在智能電源和感知技術方面具備的優勢,為實現凈零排放經濟盡一份力。這意味著,只要做好智能電源和智能感知技術,就能實現可持續發展,并在細分市場上取得成功。
原文標題:以智能技術擴張汽車電子版圖
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