推動技術突破,安森美集中發力汽車智慧電源和智慧感知

做為一家領先的半導體制造商,安森美在全球多個國家和地方擁有設計中心和製造工廠,2020年營收53億美金,汽車業務佔比達33%。安森美在汽車領域的產品和技術一直處於領先地位。近日,安森美中國區應用工程總監吳志民先生對媒體分享了安森美在汽車應用領域的方面的發展經驗。

推動技術突破,安森美集中發力汽車智慧電源和智慧感知

安森美中國區應用工程總監吳志民先生

據專業機構預測,未來電動車的佔比將越來越多,到2028年,電動/混動車(xEV)將佔汽車銷量50%以上,新能源汽車快速普及讓整個汽車行業對IGBT和碳化矽功率器件的需求量猛增。

吳志民表示,電動車上的主驅,很多是用IGBT模組,安森美正在加大碳化矽方面的投資,因為碳化矽技術可以提供更可靠更高效的主驅,從而使安森美主驅的模組很容易去擴充套件,滿足廣泛的OEM車輛平臺需求。

在安全性方面,安森美的感測器可應用在智慧駕駛或先進駕駛輔助系統(ADAS)上,智慧感知和智慧電源可以達到最高等級的汽車安全完整性等級D級(ASIL D)的安全效能。影象感測器方面,擁有同類產品最佳的視覺效果,可以達到人眼的100倍。安森美在這方面的市場份額已經超過50%,超過所有競爭對手的總和。目前,已經有一部分汽車使用了安森美的高解析度的感測器。在當下熱門的碳化矽應用方面,安森美是提供從襯底、外延到晶圓製造設計等一條龍的供應商,還可以提供裸片、元件和模組等工業器件;在系統方面安森美也有很強的技術和系統知識,能為客戶提供全球的應用支援。

進一步增強碳化矽(SiC)的領先地位

為了增強碳化矽的供應能力,2021年11月,安森美完成了對碳化矽晶錠公司Advanced Technologies(GTAT)的收購,GTAT創立於1994年,擁有很強的碳化矽(SiC)晶體生長技術,跟安森美合作已有很長時間,從2020年3月開始,GTAT已經向安森美供應碳化矽晶錠。

吳志民介紹說:碳化矽技術,無論是碳化矽MOSFET還是二極體,都已發展到第二代,對比上一代減少了功率損耗。安森美有純碳化矽的產品,也有一些主要應用在工業方面的IGBT和碳化矽的混合模組,這些模組都易於安裝,有行業標準的封裝和引腳。

最佳智慧電源解決方案

在汽車智慧電源方面,安森美有用於電動/混動(EV/HEV)的碳化矽(SIC)和IGBT功率模組產品,還有用於汽車CPU、LED照明和車身電子的電源管理等等。

在汽車的主驅模組方面,無論是IGBT還是碳化矽,安森美都能提供直接冷卻的凝膠模組,這種模組發展較早,被業界廣泛使用。安森美還推出了價效比更好的間接冷卻的塑封模組。

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同時,安森美的發展重點也放在了塑封壓鑄模組上。壓鑄模組與凝膠模組的差異主要體現在模組功率密度可以更高,雜散電感可以更低,尤其使用碳化矽可以接受的工作溫度變得更高,甚至可以達到200°C以上。相同成本,使用壓鑄模組可以獲得更大潛力和差異化。

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安森美已經發布雙面間接水冷的主驅模組,2023年中會推出直接水冷模組,2023年底推出雙面直接水冷,到2024年將最佳化水冷效果將熱阻係數降低40%。把熱阻做得越來越低,是安森美確定的方向和計劃,並在封裝上根據市場和客戶的反饋做微調。

推動技術突破,安森美集中發力汽車智慧電源和智慧感知

除了主驅模組,安森美的車規級器件也非常豐富非,多種不同的分立器件與一些功率較小的汽車功率模組(APM),應用在車載充電(OBC)、DC-DC,或者是電動助力轉向系統(EPS)上面。

安森美在電動車充電站方面也有很多應用,能為充電站上的PFC、AC-DC、DC-DC提供相關的晶片和方案。在這方面,安森美還擁有經驗非常豐富的專家團隊,為客戶提供熱和電模擬模型、一系列的參考設計,包括SiC驅動器的最佳化等。

在封裝方面,安森美有iBGA、CSP等滿足客戶的不同需求,也有IVEC的產品,把感測器和鏡頭合在一起做成非常小的產品。

領先的智慧感知解決方案

在智慧感知方面,安森美是新興的領導者,有影象感測器、超聲波感測器專用晶片,還有鐳射雷達方面的新產品。

首先要提到的就是影象感測器。透過收購不同的公司,現在集起來有超過2300個專利,在微透鏡和CFA方面,擁有自己的工廠,未來會越來越多的使用自己的晶片。

安森美在光學、影象訊號處理(ISP)上面也有很豐富的經驗,可以為客戶提供很多系統上面的幫助。在影象感測器方面,如客戶特別關注的高動態範圍(HDR),安森美所用的技術就是超級曝光,配合均勻的畫素架構,獨有的超級曝光技術,提供優秀的HDR效能,也可以抑制LED的閃爍。用同一畫素平臺衍生的多解析度系列產品減少了演算法訓練成本。

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安森美做為首家提供車規級影象成像感測器的廠商,有超過15年的汽車成像經驗,超過4億顆汽車感測器正在車輛中使用,多年的車載場景資料磨練出高可靠性的產品在汽車成像競爭中具有絕對優勢。

在大家非常重視的網路安全方面,如越來越多的攝像頭還有很多是與5G或者是雲端連線在一起,會不會有一些駭客入侵改變影象對駕駛造成威脅,甚至當你自動駕駛的時,會不會成為恐怖分子針對的物件?等等,這些問題安森美都為你想到了,安森美做為網路安全標準ISO21434的工作組成員,很早就著手研究這一個課題,且提供首個用於影象感測器的網路安全方案,能夠實現感測器身份驗證、篡改檢測以及影片資料加密。

鐳射雷達(LiDAR)也是智慧感知的一個領域,目前的鐳射雷達很多是適用雪崩光電二極體(APD)的元件,安森美所提供的是矽光電倍增管(SIPM),感知效果更好。對比APD,SIPM有更好的一致性,單拍可以檢測到150 m的範圍,多拍的可以達到300 m的範圍。

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尤其是它的光子探測效率(PDE)表現,單光子探測能力使系統可以監測到300米以內距離或能見度低的物體,例如在煙或霧環境中,有比較好的表現。這個探測器技術可以用在單畫素、線陣或面陣感測器。SIPM是光學相關的產品,安森美利用成熟的影象感測器微透鏡製造技術最佳化光學效能。

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另外一個智慧感知產品就是超聲波的專用晶片。動態增益和回聲檢測能夠區分靜止的物體、人和寵物。

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每顆感測器都有一些差異,在這些專用晶片中,可以增強它不同的特性,經過一段時間應用,發掘它的特性,提高這個方案的安全性。晶片還支援很多不同的調製技術,例如振幅調製、二進位制相移健控(BPSK)、頻率啁啾聲。

關於自動駕駛和ADAS,從L1、L2一直到L5,很多客戶的應用會往更先進的方向走,也代表它所需要的處理器的功能越來越強,電流也會隨著增大。安森美在這方面有很多不同的電源方案,包括提供大電流的電源。安森美可以根據客戶的要求,配合ASIL-B到ASIL-D不同的安全等級水平。

推動技術突破,安森美集中發力汽車智慧電源和智慧感知

除了不同的ASIL種類電源方案外,安森美在超聲波停車輔助IC市場排名第一,被選用於Minerva平臺。另外在X By Wire線傳控制上的應用領域也表現出色。現在很多的汽車都從傳統的機械控制變成電子控制,會用到很多線傳控制。目前,安森美已交付了10億個用於 X By Wire(線傳控制)應用的電感式位置感測器。

安森美將以智慧技術構建更好未來。在工業方面,集中智慧電源技術實現最高能效太陽能逆變器、工業電源和儲能系統,為這些應用帶來持續的發展。在智慧感知方面,推動工業4。0,使工廠、樓宇和家居變得更智慧化。今天我們主要談的是汽車,尤其是碳化矽為電動車帶來更輕、更遠的續航能力,在智慧感知技術方面,安森美還有很多不同的感知技術推出,提升汽車的安全性和出行體驗。吳志民總結到。