【導(dǎo)讀】汽車智能化、自動(dòng)駕駛、電動(dòng)汽車/汽車功能電子化等趨勢(shì)的推進(jìn)正使汽車變得更加安全、舒適、環(huán)保和節(jié)能，半導(dǎo)體是賦能這些創(chuàng)新的關(guān)鍵。作為全球前10大汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商之一，安森美半導(dǎo)體為自動(dòng)駕駛、汽車功能電子化、傳統(tǒng)動(dòng)力總成、照明和車身電子提供全面的創(chuàng)新的汽車級(jí)半導(dǎo)體方案和技術(shù)，使汽車和駕駛員之間的關(guān)系更緊密、更安全、更高效，并致力于零缺陷、零排放，確保上路汽車的安全和讓地球更加清潔。
提供高品質(zhì)的汽車方案有超過五十年的歷史，并為未來的汽車提供整體方案
自2010年以來，安森美半導(dǎo)體付運(yùn)給汽車客戶的汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品達(dá)1,300億個(gè)。2019年，全球每生產(chǎn)一輛汽車約用到安森美半導(dǎo)體的器件數(shù)超過230顆。此外，安森美半導(dǎo)體也致力推動(dòng)零缺陷的品質(zhì)文化，以每十億顆器件中的缺陷數(shù)衡量的領(lǐng)先市場(chǎng)的質(zhì)量，且在圖像傳感器、超聲波傳感器接口、LED前照燈、MOSFET功率模塊、點(diǎn)火IGBT全球稱冠，而在汽車功率MOSFET和分立IGBT也是全球第二大供應(yīng)商。
安森美半導(dǎo)體迄今為先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 應(yīng)用付運(yùn)了超過1.2億顆圖像傳感器，且付運(yùn)超過4億顆汽車傳感器，當(dāng)中有的已經(jīng)在路上行駛超過13年。未來的汽車將結(jié)合超聲波、圖像、激光雷達(dá) (LiDAR) 、雷達(dá)、傳感器融合、人工智能 (AI) 等多種技術(shù)，且隨著共享車的興起和自動(dòng)駕駛的發(fā)展，要求汽車不僅可靠而且可信，功能安全變得至關(guān)重要，加之車聯(lián)網(wǎng)的普及，網(wǎng)絡(luò)安全也尤為重要。安森美半導(dǎo)體具備全面的感知技術(shù)并注重功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全，為汽車艙內(nèi)感知和外部感知提供完整又可信的方案。
ADAS/自動(dòng)駕駛方案
ADAS/自動(dòng)駕駛是實(shí)現(xiàn)零事故、零死亡和零分心的核心技術(shù)，而各種傳感器是這些系統(tǒng)中的主要技術(shù)。例如，安森美半導(dǎo)體提供的圖像傳感器，用在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)上，每小時(shí)可有望挽救9條生命，每年累計(jì)可有望挽救81000條生命。自動(dòng)駕駛從L1到L5的逐級(jí)提升，傳感器的數(shù)量和種類都不斷地增加。未來的汽車可定義為架在四個(gè)輪子上、具有極其強(qiáng)大感知能力的計(jì)算機(jī)。其越來越豐富、全面、強(qiáng)大的感知系統(tǒng)將遠(yuǎn)超人類的感知速度和反應(yīng)，包括ADAS攝像頭、倒車攝像頭、環(huán)視360度、監(jiān)控、電子車鏡、駕駛員監(jiān)控、乘務(wù)員監(jiān)控、超聲波、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)等，能夠分分秒秒、時(shí)時(shí)刻刻不間斷地監(jiān)控周圍環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)更安全的駕駛。安森美半導(dǎo)體為整個(gè)汽車提供全面的智能感知方案，包括成像、超聲波、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和傳感器融合，以及其它車規(guī)級(jí)器件如二極管、低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 、電源管理IC等和車載網(wǎng)絡(luò)及先進(jìn)的汽車照明方案，從而為客戶提供一站式的服務(wù)以及最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
圖1：傳感器融合的自動(dòng)駕駛
汽車成像可分成專門給人眼看的和給機(jī)器視覺使用的，在提供給人眼觀察的部分，如駕駛員、乘客、后視、環(huán)視、電子后視鏡，成像挑戰(zhàn)包括：真實(shí)世界經(jīng)常面對(duì)寬動(dòng)態(tài)情景(>120 dB)，溫度范圍超大的極端條件（-40 °C至+105 °C），LED交通燈/標(biāo)志燈閃爍難以辨別。在成像傳感器行業(yè)，安森美半導(dǎo)體有超過40年的悠久歷史(主要通過并購(gòu))，具備2000多項(xiàng)成像方面的專利，尤其在全球汽車成像市場(chǎng)占>60%的市場(chǎng)份額，提供從VGA至1200萬像素完整的產(chǎn)品線、寬動(dòng)態(tài)范圍 (HDR) +減少LED閃爍 (LFM) 傳感器架構(gòu)、優(yōu)化的色彩濾波陣列 (CFA) 、通過時(shí)間和路測(cè)認(rèn)證的寬動(dòng)態(tài)，第四代ISO26262/汽車功能安全等級(jí)C級(jí) (ASIL C) 、全球首款具有網(wǎng)絡(luò)安全功能的圖像傳感器（如具有市場(chǎng)最高的寬動(dòng)態(tài)效果的Hayabusa系列），解決上述挑戰(zhàn)。
在汽車感知部分，也就是給人工智能和機(jī)器視覺用的感知系統(tǒng)，安森美半導(dǎo)體占全球>80%的市場(chǎng)份額，而且還在逐年擴(kuò)大。安森美半導(dǎo)體的激光雷達(dá) (LiDAR) 基于硅光電倍增管 (SiPM) ，與傳統(tǒng)的雪崩光電二極管 (APD) 相比，SiPM的增益是APD的1萬倍，靈敏度是APD的2000倍，工作電壓要求低至30V，一致性非常好，適合大批量生產(chǎn)，符合汽車LiDAR落地對(duì)傳感器的需求。安森美半導(dǎo)體提供車規(guī)單點(diǎn)SiPM、線陣1x12、1x16 SiPM，其最新的Pandion 單光子雪崩二極管 (SPAD) 400×100面陣，將來完全可以實(shí)現(xiàn)有深度信息的圖像。
圖2：安森美半導(dǎo)體LiDAR產(chǎn)品演示平臺(tái)概覽
毫米波雷達(dá)在不同的自動(dòng)駕駛級(jí)別有不同的應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體的下一代毫米波雷達(dá)采用MIMO+，能提供4維信息，用于L3層級(jí)的自動(dòng)駕駛，比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手多一倍的通道，節(jié)省50%的mmIC器件、減少優(yōu)化控制器、線路板，降低總成本。
智能座艙也越來越受到重視，包括駕駛員的識(shí)別、調(diào)車椅的位置、空調(diào)的溫度、用戶喜歡的電臺(tái)和乘客監(jiān)控，設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)包括：車內(nèi)受限的空間及攝像頭尺寸、光線條件對(duì)汽車成像的嚴(yán)苛要求、系統(tǒng)成本等，安森美半導(dǎo)體和合作伙伴一起開發(fā)了0.5×0.5cm3非常小型的攝像頭，放在車?yán)锍丝?、駕駛員基本上都不會(huì)看得到，并具備極佳的紅外響應(yīng)和全局快門效率，全面的產(chǎn)品線從VGA至200萬像素，提供完整的智能座艙方案和生態(tài)系統(tǒng)。
電動(dòng)汽車/汽車功能電子化方案
汽車功能電子化是節(jié)能減排和減少對(duì)石油的依賴的關(guān)鍵技術(shù)。受政府節(jié)能和環(huán)保法規(guī)以及新基建等一系列政策驅(qū)動(dòng)，汽車正迅速邁向電動(dòng)汽車發(fā)展。安森美半導(dǎo)體是汽車功能電子化的一個(gè)領(lǐng)袖，提供全面的方案包括先進(jìn)的碳化硅 (SiC) 、IGBT、高壓門極驅(qū)動(dòng)器、高壓整流器、超級(jí)結(jié)MOSFET、高壓DC-DC等，以及先進(jìn)的封裝技術(shù)如單/雙面冷卻和雙面直接冷卻封裝，用于牽引逆變器、車載充電、48 V、輔助電機(jī)控制、高壓負(fù)載等系統(tǒng)。
圖3：安森美半導(dǎo)體為汽車功能電子化提供全面的方案
牽引逆變器是電動(dòng)汽車動(dòng)力總成的關(guān)鍵部分，負(fù)責(zé)將高壓電池 (350-800 VDC) 的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流正弦電流的交流電壓，進(jìn)而旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機(jī)并驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。該模塊的性能影響到車輛的整體能效，包括加速和駕駛里程。安森美半導(dǎo)體提供高能效、穩(wěn)定可靠且具成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的牽引逆變器方案及先進(jìn)的封裝技術(shù)，包括分立IGBT、SiC MOSFET、隔離門極驅(qū)動(dòng)器和創(chuàng)新的VE-Trac系列模塊，以助力增加電動(dòng)汽車的行駛里程，從而幫助提高電動(dòng)汽車的市場(chǎng)占有用率。VE-Trac系列模塊包括VE-Trac Dual和VE-Trac Direct，提供領(lǐng)先市場(chǎng)的電氣和熱性能，同時(shí)為迅速增長(zhǎng)的牽引逆變器市場(chǎng)提供可擴(kuò)展性和汽車可靠性。其中，VE-Trac Dual是雙面散熱模塊，適用于從80 kW到300 kW應(yīng)用，提供最低的每kW成本，具有可擴(kuò)展，低雜散電感的優(yōu)點(diǎn)，VE-Trac Direct以創(chuàng)新和可靠的壓合引腳直接替代現(xiàn)有的傳統(tǒng)產(chǎn)品。對(duì)于800 V電池電動(dòng)汽車系統(tǒng)，SiC MOSFET提供優(yōu)于硅的開關(guān)性能和更高的可靠性，具有低導(dǎo)通電阻和緊湊的芯片尺寸，確保低電容和門極電荷。這些特性帶來了系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，包括高能效、快速工作頻率、更高的功率密度、更低的電磁干擾(EMI)以及減小占位的便利性。
電動(dòng)/混動(dòng)汽車可通過直流充電樁或普通的交流電源插座對(duì)其高壓電池子系統(tǒng)進(jìn)行充電，車載充電器 (OBC) 是交流充電的核心系統(tǒng)。安森美半導(dǎo)體提供眾多的超級(jí)結(jié)MOSFET、IGBT、門極驅(qū)動(dòng)等產(chǎn)品，并針對(duì)在電動(dòng)汽車電池和建筑物或電網(wǎng)之間進(jìn)行雙向充電 (V2X) 等趨勢(shì)和功率等級(jí)及占位面積等挑戰(zhàn)推出集成SiC的混合IGBT、SiC MOSFET、汽車功率模塊 (APM) ，應(yīng)用于車載充電的PFC、DC-DC、整流、輔助電源、驅(qū)動(dòng)等各個(gè)功率級(jí)，提高能效、性能、功率密度，減小損耗和占位空間，同時(shí)積極擴(kuò)展現(xiàn)有產(chǎn)品陣容，推出用于3.3 kW、6.6 kW、11 kW等主流功率等級(jí)的OBC開發(fā)套件，幫助加快設(shè)計(jì)和評(píng)估。
表1：安森美半導(dǎo)體的車載充電方案概覽
電動(dòng)/混動(dòng)汽車領(lǐng)域中的一項(xiàng)新興技術(shù)是48 V雙電壓架構(gòu)輕度混合動(dòng)力汽車 (MHEV) 系統(tǒng)，該系統(tǒng)能提供全混合動(dòng)力汽車的許多燃油經(jīng)濟(jì)性益處，而成本和復(fù)雜度比傳統(tǒng)燃油車僅稍微增加。安森美半導(dǎo)體提供廣泛的中壓功率MOSFET分立器件和模塊陣容及先進(jìn)的內(nèi)核封裝技術(shù)用于48 V應(yīng)用，滿足48 V雙電壓系統(tǒng)中48 V鋰離子電池組、集成式起動(dòng)發(fā)電機(jī) (ISG) 或皮帶起動(dòng)發(fā)電機(jī) (BSG) 、48 V負(fù)載、12 V電池、12 V負(fù)載等各子系統(tǒng)的不同功率需求和電壓等級(jí)。
電動(dòng)/混動(dòng)汽車中的電動(dòng)增壓器、交流壓縮機(jī)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 (EPS) 、減搖、散熱風(fēng)扇、液壓泵、空調(diào)壓縮機(jī)和PTC加熱器等子系統(tǒng)需要用到高壓輔助電源方案。安森美半導(dǎo)體的汽車高壓ASPM模塊采用直接覆銅 (DBC) 封裝實(shí)現(xiàn)超低熱阻 (<0.37 K/W) ，并集成IGBT（具有優(yōu)化的門極驅(qū)動(dòng)）、高速HVIC和豐富的保護(hù)特性，具備集成度高、外形緊湊、確保175°C的結(jié)溫、出色的強(qiáng)固性、超長(zhǎng)的使用壽命、設(shè)計(jì)周期及裝配流程短、通過汽車認(rèn)證等優(yōu)勢(shì)，比分立方案更緊湊，且散熱性更好，并提供強(qiáng)大的隔離電壓，整體性價(jià)比也得以提升。650 V ASPM@27系列和1200 V ASPM@34系列，分別針對(duì)400 V以下的電池系統(tǒng)和電池電壓略高但低于800 V的場(chǎng)合。
車身電子及內(nèi)部
車身控制模塊 (BCM) 已成為當(dāng)今輕型車輛的信息管理和通信中心。這些模塊管理車身電子及車內(nèi)各種負(fù)載，包括車窗/門/鏡/座椅/照明/車載空調(diào)控制及遠(yuǎn)程無匙進(jìn)入等應(yīng)用，同時(shí)在過程中提供診斷功能，并為電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)功能 (DC, PWM) ，從而取代了現(xiàn)有的機(jī)電繼電器。安森美半導(dǎo)體提供廣泛的預(yù)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、門極驅(qū)動(dòng)器、SmartFET和車載網(wǎng)絡(luò)方案陣容，具備高能效、高可靠性等優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)今的車載空調(diào)系統(tǒng)不再是機(jī)械控制。對(duì)提高能效、舒適度和性能的需求推動(dòng)了暖通空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)采用更精密的技術(shù)和電子器件。各種傳感器的多個(gè)輸入和乘客需求要求控制不同類型的電機(jī)。安森美半導(dǎo)體提供各種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、無刷直流電機(jī) (BLDC) 驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、門極驅(qū)動(dòng)器及車載網(wǎng)絡(luò)方案，使HVAC控制模塊更高效。
總結(jié)
作為全球前10大汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商之一，安森美半導(dǎo)體提供全面的方案用于自動(dòng)駕駛、汽車功能電子化、傳統(tǒng)電力總成、照明和車身電子，利用在汽車感知、功率器件等領(lǐng)域的專知不斷開發(fā)出創(chuàng)新的方案，包括領(lǐng)先的功率模塊和先進(jìn)的SiC方案等，推進(jìn)邁向自動(dòng)駕駛、汽車功能電子化/電動(dòng)汽車的進(jìn)程，并遵守嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，致力于零缺陷、零排放、零事故、零死亡和零分心，同時(shí)積極和行業(yè)多個(gè)生態(tài)合作伙伴攜手建立生態(tài)系統(tǒng)，幫助開發(fā)人員解決設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，使未來的汽車更智能、安全、舒適、環(huán)保和節(jié)能。
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