回首2023年，盡管全球供應鏈面臨多重挑戰(zhàn)，但我們看到了不少閃光點，比如AIGC的熱潮、汽車電子的火爆，以及物聯網的小跑落地……今天，安森美(onsemi)碳化硅技術專家牛嘉浩先生為大家?guī)砹怂麑^去一年的經驗總結和對新一年的展望期盼。
汽車產業(yè)鏈中的困難與挑戰(zhàn)
在過去一年中，汽車芯片短缺、全球供應鏈的復雜性和不確定性及市場需求的變化，可能是汽車產業(yè)鏈最為棘手的難題，汽車制造商需要不斷調整生產和采購策略以應對潛在的風險和瓶頸。隨著更多傳統(tǒng)車企和新興造車勢力進入新能源汽車市場，競爭壓力加大，汽車制造商需要不斷提升技術創(chuàng)新力以保持競爭優(yōu)勢。同時，行業(yè)需要適應不斷更新的技術標準和法規(guī)，這要求企業(yè)在研發(fā)、生產和認證等方面進行持續(xù)投資和調整。
車規(guī)級碳化硅（SiC）功率器件的大規(guī)模應用是目前汽車行業(yè)最火熱的話題之一，也是安森美在過去一年里努力發(fā)展的重要方向。無論是在低壓400V平臺，還是在高壓800V平臺，碳化硅器件都能為電動汽車帶來顯著的效率提升。碳化硅器件可以工作在更高的結溫，具有更快的開關速度和耐壓能力，這些特性對芯片設計、驅動優(yōu)化、電路保護、模塊封裝以及系統(tǒng)集成都提出了特別的挑戰(zhàn)。此外，應用碳化硅材料的終端產品在長期可靠性方面的評估和認證仍然具有相當的技術難點。
安森美始終追求零偏移、零缺陷的產品質量目標，除了在芯片設計環(huán)節(jié)秉持質量驅動的理念之外，在生產制造的環(huán)節(jié)中構建了完整的、豐富的持續(xù)性監(jiān)控，反饋和提升體系。安森美同時參與了許多車規(guī)級碳化硅功率器件/模塊的認證標準研究工作，另外，特別應對碳化硅功率器件在汽車應用環(huán)境中的復雜工況和應力，安森美也與國內外車企展開了深入的合作和技術討論，共同加速推動碳化硅大規(guī)模上車的市場趨勢。
新年展望：未來發(fā)展預測
在2024年的開端，我們挑選了大家普遍比較關心的幾個問題，就這些問題對汽車領域的未來發(fā)展做出了展望和預測。
01
800V高壓快充平臺的普及，將對車載功率器件帶來哪些影響？
SiC比Si器件具有更強的耐壓能力，隨著母線電壓的提升，它的低導通阻抗和高速開關特性也更能發(fā)揮優(yōu)勢?；?EliteSiC的方案與Si IGBT方案相比，系統(tǒng)尺寸更小，功率密度更大，整體效率更高。
盡管SiC MOSFET相對于Si IGBT在性能上更加優(yōu)越，但是Si IGBT目前來看仍然具有相當的成本優(yōu)勢，在800V的系統(tǒng)里也將占據一席之地。短時間內，以高壓雙電驅應用為例，會存在SiC MOSFET和Si IGBT“高低搭配”的情景。
02
針對車載功率器件，IDM模式更好，還是Fabless模式更優(yōu)？能否預計2024年的產能供應情況？
IDM模式的優(yōu)點在于從設計、制造到封測全過程的垂直整合，能夠更好地控制產品質量、生產周期和供應鏈，這對于對可靠性要求極高的汽車半導體行業(yè)來說是非常重要的。然而，IDM模式需要巨大的資本投入來建設和維護晶圓廠，技術更新和產能擴展的靈活性相對較低。
Fabless模式則專注于芯片設計，將生產、封裝和測試等環(huán)節(jié)外包給專業(yè)的代工廠，這樣可以降低初始投資和運營成本，同時利用代工廠的先進工藝和技術快速響應市場變化。但是，這種模式下的公司對供應鏈的控制力較弱，可能面臨供應穩(wěn)定性和質量控制的挑戰(zhàn)。
安森美整體的制造戰(zhàn)略是Fab-Right，這可以優(yōu)化資產足跡以提高效率和一流投資資本回報率 (ROIC)，建立更具彈性和韌性的產能體系，減少利潤波動。在SiC方面，安森美的策略是上下游一體化垂直整合。
隨著電動汽車市場的發(fā)展，對車載功率器件的需求持續(xù)增長，這可能會推動更多的產能擴張。
03
2024年車載碳化硅/氮化鎵市場的發(fā)展趨勢將會怎樣？
車載應用是SiC市場的重要驅動力，尤其是電動汽車和混合動力汽車的普及，預計2024年車載SiC市場將繼續(xù)保持強勁的增長態(tài)勢，向 200mm SiC 晶圓的發(fā)展將加快電氣化進程，促進規(guī)模經濟，技術進步和制造效率的提升將有助于降低SiC器件的成本，推動其在車載應用中的更廣泛采用。隨著汽車制造商對更高能效和續(xù)航能力的追求，會有更多搭載800V平臺的車型發(fā)布，對SiC功率器件的需求會進一步增加。為了確保供應穩(wěn)定性和應對潛在的供應鏈風險，汽車制造商和SiC供應商應加強合作，包括簽訂長期供貨協(xié)議和投資擴產項目。
04
隨著汽車電動化、智能化的發(fā)展，車載模擬芯片的需求越來越大，哪些品類模擬器件將得到更好的發(fā)展？
那些能夠提高能源效率、增強安全性能、支持先進通信技術和提升駕駛體驗的模擬芯片品類將在汽車電動化、智能化的浪潮中得到更多的關注和發(fā)展機會。電動汽車對高效、可靠的電源管理需求極高，包括主驅逆變器、車載充電器（OBC）、DC-DC轉換器等。這些系統(tǒng)都需要高性能的電源管理芯片來優(yōu)化能源使用、延長電池壽命并確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電動車的電動機控制需要高效的電機驅動芯片，以實現精確的速度控制、扭矩管理和能效優(yōu)化。
自動駕駛和先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）依賴于智能感知方案，如CMOS成像、超聲波和深度感知等傳感器融合算法能夠探測到更多關鍵細節(jié)信息，幫助駕乘人員迅速作出反應，安全性大大提升。在汽車信息娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)以及安全系統(tǒng)中，信號鏈器件如運算放大器、比較器、數據鎖存器等對于信號處理和系統(tǒng)性能至關重要。
為了確保汽車電子系統(tǒng)的安全和可靠性，過壓保護、過流保護以及電氣隔離器件的需求也將增長。精確的溫度和電流檢測對于監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)和防止過熱、過載等故障也非常重要。安森美深耕汽車領域二十余年，擁有上述所有品類的高性能AEC認證產品組合，推動汽車電氣化、智能化進程。
安森美2024年戰(zhàn)略規(guī)劃與布局
在2024年，安森美將會繼續(xù)深耕智能電源和智能感知技術，通過技術創(chuàng)新和產品升級來提高在電動汽車、自動駕駛、充電樁、光伏儲能、工業(yè)自動化等關鍵市場的競爭力，并繼續(xù)執(zhí)行收入增長戰(zhàn)略，以新品發(fā)售、增量利潤投入碳化硅(SiC)增產等方式，努力實現高于半導體市場預期的年復合增長率，加強碳排放管理和可持續(xù)發(fā)展實踐，推動業(yè)務流程的深度去碳化。
安森美也會繼續(xù)加強和合作伙伴的戰(zhàn)略合作關系，通過簽署長期供應協(xié)議確保穩(wěn)定可靠的供應，并通過和客戶共建聯合技術應用實驗室來推動創(chuàng)新和產業(yè)升級。此外，隨著技術和環(huán)保法規(guī)的不斷更新，安森美會持續(xù)關注，從而開發(fā)符合新標準的產品和方案，同時靈活應對市場需求的變化，保持市場競爭力。
安森美致力于為新能源汽車市場提供全面的解決方案，從核心的電驅系統(tǒng)到智能化的感知和連接技術，以支持汽車電動化、智能化和網聯化趨勢。
以下是安森美在汽車領域一些關鍵的產品和解決方案：
SiC方案
SiC MOSFET和SiC二極管能夠提高系統(tǒng)的能效、減小尺寸和重量，從而提升電動汽車的續(xù)航里程和性能。安森美的SiC工藝平臺已從M1的Square Cell結構、M2的Hex-cell迭代到M3的strip-cell，在導通電阻、開關損耗、反向恢復損耗以及短路時間等關鍵性能指標上均為業(yè)界領先水平，同時實現最優(yōu)的成本。我們也提供優(yōu)化的柵極驅動方案，以更高效可靠地驅動SiC。此外，我們的Elite Power Simulator在線仿真工具和PLECS模型自助生成工具針對EliteSiC系列及應用，使工程師在開發(fā)周期的早期階段，通過對復雜電力電子應用進行系統(tǒng)級仿真，獲得有價值的參考信息，適用于軟/硬開關應用、邊界建模和自定義寄生環(huán)境，為電力電子工程師節(jié)省時間和成本。
功率模塊及先進封裝
安森美持續(xù)開發(fā)先進的封裝技術，如銀燒結、壓鑄模雙面水冷等實現高效率、高功率密度的功率模塊 (包括硅基模塊和SiC模塊)，用于車載充電器(OBC)、主驅、DC-DC轉換器等，優(yōu)化能源使用，延長電池壽命，并確保車輛電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。創(chuàng)新的Top Cool MOSFET將散熱焊盤移至頂部，這樣散熱器可以直接焊接到器件上，不僅改善了 MOSFET 的散熱，還可以在 PCB 的下側布置元件，從而提高功率密度并簡化設計。
智能感知技術
安森美提供各種傳感器解決方案，包括圖像傳感器、超聲波傳感器等，通過在高動態(tài)范圍、信噪比、微光性能、低功耗、小尺寸等方面進行創(chuàng)新，推進先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和更高級別的自動駕駛，提高行車安全。如Hyperlux系列圖像傳感器具備領先行業(yè)的150 dB超高動態(tài)范圍（HDR）和減少LED閃爍（LFM）功能，且功耗超低，尺寸小，助力汽車制造商打造更準確、更智能的決策系統(tǒng)，這是實現全自主駕駛的關鍵一環(huán)。
連接和車載網絡
高速數據傳輸和通信技術，支持車載以太網和其他車載網絡標準，涵蓋 LIN、CAN 和 FlexRay等主要技術，以實現車輛內部及與外部環(huán)境的高效通信。針對區(qū)域控制架構趨勢，安森美正大力開發(fā) 10base-T1S 以太網技術。
LED照明
安森美為汽車內外照明提供高亮度、低功耗的LED解決方案，包括前大燈、尾燈、內飾燈等，以提升能見度、設計靈活性和節(jié)能效果。
車身和舒適性系統(tǒng)
安森美提供電源和控制解決方案用于車窗、座椅、空調、雨刷等車身電子設備，以提升駕乘舒適性和便利性。
電動汽車充電樁
安森美為電動汽車充電基礎設施提供高效的電源轉換和管理技術，以支持快速、安全的電動車充電。
轉自：安森美
