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芯洲分享 | 體系化車規電源解決方案,兼顧技術創新與交付管理,賦能新能源汽車高可靠性

發布時間:2023-06-15
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閱讀人數:5818

2月23日,芯洲科技受邀參加中國國際汽車電子高峰論壇,副總經理梁俊鋒分享《體系化車規電源解決方案》。體系化不僅是更全面的產品體系,也包括芯洲科技在車載電源領域長期技術積累,形成的體系化技術儲備。以下為全文:



半導體的每一次爆發都伴隨著技術的革命和市場的突變。從電腦到智能手機,到智能穿戴設備,每次新行業的興起都會帶來龐大的電源芯片的增量市場。未來十年的增量在哪里?智能汽車、智能家居、虛擬現實、量子計算、自動駕駛,都是可預期的未來新興增量市場。



在全球范圍內,權威機構預測芯片從20202026在多個行業的增長趨勢,其中汽車電子的CAGR9%,是所有市場中成長速度最快的。國內新能源汽車在過去的十年里一直在比拼內功,在最近短短的2年內迎來爆發式成長,遍地開花。在中國用戶的購車因素中,智能性需求已經上升至第三位,在全球也屬于對科技要求最高的一群用戶。


隨著新能源汽車電氣化、智能化、共享化、網聯化的發展,汽車電子的架構也從分布式架構演進到域控的架構,未來會進一步演進到中央集中式控制,對于算力的需求在持續增加。因此對于車載電源來說會帶來單板功率的持續增加、要求更高的功率密度、更好的熱處理能力、有效的規避器件干擾等,這些都對電源管理提出了許多挑戰。



芯洲科技圍繞這些挑戰,確立了六大關鍵技術方向:

1.密度。芯洲選擇業內最先進的生產工藝、封裝技術,在有限空間內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力。

2.安全。安全是汽車購買決策中的第一考慮,為了應對汽車電子復雜的應用環境,芯洲持續開發大量面向車載電源的專利技術。比如最小電荷泵技術可以實現在極端電池電壓變化環境下對芯片自身和二級電源的有效保護,直通模式輸出過沖保護專利可以在電池大范圍變化條件下有效的控制輸出電壓變化進而保護后級的各種負載等,很多都應用在了芯洲的車載電源芯片里。

3.效率。芯洲采用第二代超低靜態功耗ULQ技術,在負載1mA時實現80%效率,負載10mA時實現85%以上的效率,滿足汽車對于停放時間的要求,輕載效率處于國際先進水平。

4.易用。體現在控制技術的持續優化以及設計的集成化,用更少的器件完成設計要求,最優的器件管腳安排優化PCB布局設計,可以實現簡化的環路控制,幫助客戶更簡單的完成電源設計。

5.潔凈。隨著入口電流越來越大,輻射是汽車研發中不可回避的挑戰。芯洲有多步柵極驅動技術實現開關無振鈴;對稱式布局,抵消輻射干擾;倒裝的封裝技術降低寄生參數進而進一步降低輻射能量。通過多種技術的組合,實現更小的輻射,給市場提供EMI處理能力卓越的產品。

6.可靠。芯洲科技嚴格把關設計、制造、管理的全流程。技術上持續深耕,在制造方面芯洲有專職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產測試程序。芯洲科技取得了IATF16949 compliance專業機構認可,也和萊茵聯合啟動了ISO26262的功能安全體系認證,通過體系化的管理向市場持續提供優質的高質量的車載電源產品。



芯洲科技聚焦在功率轉換及功率控制,以全系列產品開發為客戶提供更多選擇,也會與頭部企業共同定義新產品。作為國產半導體企業,芯洲的核心競爭力在于產品的快速迭代能力從而更好得滿足中國企業需求。



現提供六大產品線及服務:

1.??? 全體系的開關電源轉換芯片。

2.??? 線性電源LDO。芯洲能提供更低的靜態電流。采用電流折返保護技術,支持40V直接輸出硬短路且不會損壞,達到國際頂尖水平的高可靠性。

3.??? 功率控制。芯洲率先推出車規級升壓控制器產品(認證中),實現多種拓撲,如升壓變換,升降壓變換以及隔離電源輸出,滿足車載多種功能的需求。

4.??? 功率路徑管理。

芯洲的理想二極管采用先進的隔離工藝,不僅設計上可以實現快速的防反保護,更能實現防反接的功能。

5.??? 系統集成PMIC。實現密封環境下的溫度管理、噪聲管理、效率管理,滿足車載領域的要求。

6.??? 功率模塊。集成功率器件和芯片,達到極致的功率密度。



SCT246X是2022年發布的最新一款40V/6A DC-DC降壓芯片,采用對稱式布局,還可以將兩個芯片并聯輸出12A,幫助客戶的設計變得更加簡單。多項專利技術,滿足客戶對產品性能的極致追求,現已應用在多種車載場景。



隨著未來智能座艙的發展,智能座艙融合集成了大量的功能,對于車載電源有更多品類和功能的需求,客戶不再滿足于的解決方案,需要的是體系化的解決方案供應商,避免過多的供應商帶來質量、交付、管理、價格等等方面的問題。


芯洲科技在2021年確定了企業未來3年的戰略規劃,以新能源汽車應用為牽引,構建核心競爭力,實現企業可持續的高速高質量的成長,2023在車載領域電源管理品類覆蓋70%以上,滿足ADAS、智能座艙、車身控制、動力系統四大汽車控制域,實現面向車廠和tier1客戶的一站式整體電源解決方案。


現在為汽車提供的一級電源已經實現第二代技術量產,集成了上述技術專利。第三代產品也在研發中,用全新一代控制方式實現更快的動態響應,更先進的封裝改善芯片發熱問題等。



更多技術亮點,敬請期待。



作為分享嘉賓,梁俊鋒也帶來了關于汽車電子領域思考上的交流。


問題1??新能源汽車智能座艙的出現和高速成長,對車載電源提出了哪些與傳統汽車不同的需求?挑戰來自哪里?


新能源汽車智能座艙相對于傳統汽車座艙來說,通過打造全新的車內一體化數字平臺,為駕駛員提供更加智能的交互體驗,以及促進更好的行車安全,通常都會采用大算力處理器,因此對車載電源方案尤其是40V一級電源提出了更高的要求,主要體現在3個方面:



1??需要更高的功率密度以及散熱能力。挑戰主要來自于制程工藝以及先進封裝技術,芯洲科技采用業內領先的.18um中壓工藝,在3.5mm×4mm的面積內實現6A的輸出電流能力,創新性地實現了雙芯片簡單并聯輸出12A的能力,助力智能座艙的平臺化設計。同時芯洲使用了先進的倒裝封裝技術,極大降低了熱阻提升了芯片的散熱能力。


2??需要更高的輕載效率。隨著智能座艙的車內耗電設備的增加,車廠對于輸入電流的要求并沒有改變,因此對一級電源提出了非常高的輕載效率要求。芯洲科技使用了第二代專利ULQ技術及外部偏置供電的方式,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處理能力。隨著電流需求的增加,EMI成為車載電源的一個主要設計挑戰,芯洲科技多方面技術創新下足功夫:多步柵極驅動技術實現開關無振鈴、對稱式布局抵消輻射干擾、倒裝的封裝技術降低寄生參數進而進一步降低輻射能量,多種技術組合提供最優的EMI處理能力。



問題2??在汽車電子領域,電源管理芯片與DC-DC轉換器市場一直保持著高速增長,但似乎以歐美廠商為主。要改變這樣的局面,你有什么建議?


歐美廠家在汽車行業已經深耕了幾十年,在產品品類和工藝技術都處于領先的位置,要改變這個局面需要一定的時間。得益于汽車行業明確對于國產化需求的大趨勢,越來越多的車廠和Tier1對于國產公司打開了大門,在這個機遇條件下可以從兩個方面來提升國產半導體的占有率:


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產品,不需要更改單板設計,僅僅通過更換芯片就實現更優的性能,這種方式可以在相對較短的時間完成歐美廠商的替代。


2.? 從中長期來看,隨著中國新能源汽車行業已經處于國際領先的位置,國產半導體離國產汽車更近,我們更容易獲得從客戶需求出發的新產品機遇,通過快速的產品開發迭代滿足汽車客戶的需求,實現對歐美廠商的彎道超車。


在很多對于先進工藝技術要求的場景以及高功能安全的應用場景,國產半導體依然有很長的路要走,我們需要一步一個腳印追趕和超越歐美的產品。


圖為中國國際汽車電子高峰論壇 芯洲科技展臺

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