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半导体

单车半导体价值将达1600美元,碳化硅和图像传感器潜力可观

汽车的电动化和智能化趋势正在为半导体产业注入澎湃动力。据第三方分析机构预测,到2028年每卖出的100辆汽车中超过一半是电动车,而电动车往往也是自动驾驶技术的理想载体。相比传统燃油车,新的驱动方式和新的感知系统,为单车半导体的用量和价值开辟了增长空间。

“一辆内燃机车或者L1级别汽车的半导体,大概有50美元的应用空间;L2或者是L2+,机会就会大一点,大概280美元;L4、L5级别的机会就大得多了,将达到1600美元,这为我们带来显著的增长动力和商机。”安森美中国区应用工程总监吴志民向《中国电子报》表示。

碳化硅让电动主驱更高效

主驱逆变器是电动汽车的关键元器件,负责电池与电机之间的DC-AC转换以及电动机控制,决定了驾驶行为和车辆的能源效率。目前,电车主驱使用的功率模块以硅基IGBT为主,但随着消费者对于电动汽车加速效率和续航里程的期待不断提升,特斯拉、比亚迪等车企纷纷推动碳化硅模块上车,带来更可靠、更高效的电驱系统。

“碳化硅技术可以提供更可靠、更高效的主驱。我们提供从衬底、外延到晶圆的制造等一条龙的碳化硅供应。为了进一步增强供应能力,我们完成了对碳化硅晶锭公司GTAT的收购,GTAT有领先的晶体生长技术,从2020年3月份就已经开始向安森美供应碳化硅晶锭。”吴志民说。

记者了解到,碳化硅主驱能更好地适应下一代800V电池电动车的需求。目前电动车的电池主要为400V,但很多车厂已经在规划下一代800V电池系统,实现更快的充电速度和更长的续航里程。对于800V及以上高电压平台,碳化硅MOSFET可以提高整体系统效率,并降低车体重量。

“对比IGBT,碳化硅损耗更低,尤其在高电压状况下,碳化硅模块体积更小、重力更低,是实现续航更远、车体更轻的重要技术。” 吴志民表示。

要配合容量更大的电池,充电桩的功率也势必越来越高,这需要更高的输出电压。具有耐高压特性的碳化硅有望在充电站实现更多应用,成为汽车电动化的重要一环。

目前直接冷却的凝胶模块是汽车主驱常用的封装方式,而安森美也会将重点放在压铸模块上。相比凝胶模块,压铸模块能实现更高的功率密度和更低的杂散电感,可以将碳化硅模块的工作温度做到200℃以上。

虽然有种种优异特性,可碳化硅远高于硅IGBT的成本,还是拖慢了其上车速度。在业界的努力下,这一状况正在逐步改善。

“碳化硅的成本比较高,最主要的原因是碳化硅的晶锭制造是非常困难的。但是碳化硅制造技术正在不断发展,对比几年前,碳化硅已经有比较大的应用体量。随着生产量不断增加,成本也会随之降低。包括我们在内的业界厂商在推动碳化硅晶圆从6英寸走向8英寸,这些都会慢慢把碳化硅的成本降下来。”吴志民表示。

自动驾驶对图像传感器提出更高要求

图像传感器是汽车感知方案的重要组成,当前部分用到安森美高分辨率图像传感器的汽车摄像头,分辨率可以达到人眼的100倍。而ADAS和自动驾驶技术的普及,让下游客户对于图像传感器的HDR、感应度、抗干扰、AI算法、上市周期、安全性等多项指标提出了更高要求。 

夜间行车是汽车感知面临的最复杂场景之一。针对HDR、高感应度等夜间行驶的感知需求,安森美采用了超级曝光技术,配合均匀的像素架构,以提升HDR性能,并抑制LED闪烁。同时,由于驾驶者和乘客在座舱基本不会开灯,汽车感知系统也会用到集成白天彩色成像和夜间近红外成像能力的RGB-IR传感器,以及把传感器和镜头集成在一起的IVEC产品。

“IVEC把图像传感器和镜头集成到一起,不用做太多调试,生产环境也没有很高的要求,客户采购比较方便,能够缩短上市时间。”吴志民表示。

而用户层面最关心的,是摄像头的使用安全。由于越来越多的摄像头与5G或者是云端接在一起,一旦图像被黑客篡改,就会威胁到自身和前后车的安全。作为网络安全标准ISO21434的工作组成员,安森美提供了首个用于图像传感器的网络安全方案,能够实现传感器身份验证、篡改检测以及视频数据加密,并提供了更加综合的智能感知方案。

“自动驾驶需要多种感知技术的融合使用,除了图像传感器的视觉数据,还有激光雷达的深度数据、超声波的短距离测量技术等。把这些技术全部加起来,才能够做成安全可靠的自动驾驶。”吴志民向记者表示。

责任编辑:张心怡


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