点击蓝字 关注我们
文章来源：电子工程专辑
深耕智能电源与智能感知领域，这是2021年8月5日，安森美半导体官宣改名为安森美(onsemi)之后确定的下一步发展目标，公司还为此提出了“智能技术，美好未来”的新口号。
预测数据显示，2021-2025年期间，智能电源和智能感知将推动两倍的市场增长，年复合增长率(CAGR)为7%-9%，其中智能电源平均CAGR为15%，智能感知平均CAGR达到13%，两个技术都与汽车和工业领域有密不可分的关联。
而在汽车和工业领域。安森美方面此前曾预计，2021-2025年，汽车和工业领域的CAGR将会为7%-9%，其中汽车行业为17%，工业领域为7%，其他市场有可能会下降。此外，5G也是一个非常重要的市场，预计2021-2025年5G市场的CAGR将达到11%。
安森美中国区应用工程总监吴志民日前在接受《电子工程专辑》采访时表示，随着世界各国汽车电子化进程的加速，汽车OEM厂商扩展电动车产品组合，在行驶里程和性能上展开竞争。截至2028年，电动和混动汽车将占到总汽车销量的50%以上。对供应商来说，这是一个支持可持续生态系统发展的一个巨大的机会。
当然，厂商要具备一系列广泛的产品组合，才能支持汽车电子的快速增长。目前，安森美的半导体产品应用在汽车中的多个领域，包括车载充电器、高压负载电池管理、DC-DC、高压动力总成、主驱逆变、48 V皮带传动起动机-发电机(BSG)、ADAS、信息娱乐、车门、座椅控制等，汽车业务营收占比约为33%。
电动车
碳化硅(SiC)是吴志民强调的重点之一。作为第三代半导体的关键材料，碳化硅能够显著提高电动车、电动车充电和能源基础设施的系统效率。因此，2021年8月，安森美宣布收购碳化硅晶圆供应商GT Advanced Technologies(GTAT)，用以强化自身“从衬底到系统”的战略布局。
安森美碳化硅功率器件包括SiC MOSFETs、SiC二极管、以及全SiC&混合SiC模块三类，并采用差异化的压铸模封装。相比凝胶模块，前者的主要优势包括更高的功率密度，更低的杂散电感，工作温度更高(200℃甚至以上)，可专为差异化而定制。
以VE-Trac Dual为例，这是安森美专为插电式混合动力车(PHEV)、完全混合动力车(HEV)、纯电池车(BEV)和燃料电池(FCEV)电动车而设计的电源模块，并针对牵引逆变器的应用进行了优化，实现了许多创新，包括双面冷却，使其具有高功率密度和小尺寸。
逆变器在电力传动系统起着关键作用，相当于内燃机中的燃油喷射系统，直接影响电动车的整体能效以及每次充电可达到的行驶里程。安森美通过开发VE-Trac Dual，将有望在更广泛的电动车中实现更高的能效。
除了具备优良的电气和热性能外，VE-Trac Dual易于功率扩展的特性也值得关注。在具体使用中，既可以用3个半桥的模块来实现150 kW功率，也可以把两个150 kW模块组合在一起实现300 kW功率，且不增加占位。此外，在双面冷却模块中，IGBT智能芯片中还内置了温度和电流传感器，以更好的进行温度检测和电路保护。
根据规划，安森美主驱电源封装技术将在2023年中从双面间接水冷过渡到直接水冷模式，预计到2023年底会实现双面直接水冷，2024年中进一步优化成为双面直接水冷+方案，核心目的是为了不断降低器件热阻。
吴志民强调说，安森美在开发阶段就把汽车应用置于重要位置，在可靠性上投入了相当多的精力。除了AECQ/AQG3标准验证之外，在静态、动态、门极验证等方面也做了大量的工作。结果显示，其数据变化很低，可靠性值得信赖。
▲安森美中国区应用工程总监吴志民
安森美不仅在电动车领域大有作为，而且在与电动车息息相关的太阳能/储能式充电站领域也积极展开布局。考虑到充电站方案中涉及PFC、AC-DC、DC-DC等多款芯片，安森美很早就可以为客户提供包括热/电仿真模型、碳化硅、模拟IC、辅助电源、感知保护技术在内的完整解决方案。
先进安全
在此前的采访中，安森美公司总裁兼首席执行官Hassane El-Khoury称，为了保证汽车摄像头智能感知技术的安全性，安森美做出了极大的努力，例如分析了4000多种故障模式，确保在故障时进行校正；在ADAS智能感知部分所占的市场份额超越了所有竞争对手的总和；平均每个小时就能拯救9条生命；其800万像素传感器在185米处不但能探测行人，甚至包括地面的石块，是在所有条件下人眼视觉的100倍。
吴志民表示，在用户特别关注的图像传感器高动态范围(HDR)指标方面，凭借独有的超级曝光技术，配合均匀的像素架构，安森美为业界提供了优秀的HDR性能，可有效抑制LED闪烁。
同时，人们也日益发现，无论是前视摄像头感知、AD全景感知、环视和自动泊车，还是组合应用，比如带DVR或AR功能的前视摄像头、盲区AD摄像头+环视、后视AD+电子后视镜等，越来越多的汽车细分功能都依靠摄像头来实现。除了摄像头数量不断增加之外，摄像头的像素也从以前的100万/200万像素，增加到了现在的800万像素。
而在智能座舱中，RGB-IR图像传感器的使用正在普及，它能做到较好的近红外感应度的图像传感器(或IVEC产品)，有助于摄像头外形尺寸小型化。为此，安森美采用了将图像传感器和镜头集成在一起的模式，与当前3cm³的座舱模块相比，IVEC产品体积只有0.5cm³，尺寸缩减超过6倍，用户也无需设计摄像头模块，无需光学调试，便于节约产能和灵活制造。
激光雷达(LiDAR)也是智能感知的重要一环。目前，很多激光雷达产品采用雪崩光电二极管(APD)元件，而安森美所提供的则是硅光电倍增管(SIPM)。与APD相比，SIPM有更好的一致性，支持150m单拍检测距离和300m的多拍检测距离。
“SIPM产品的光子探测效率(PDE)表现优异，其单光子探测能力可让系统监测到300米范围内的距离，此外还能辨别见度低的物体，在烟雾环境中有较好的表现。该探测器技术可用于单像素、线阵或面阵传感器。”吴志民说。
另一个智能感知产品是超声波专用芯片，其动态增益和回声检测功能可以区分静止的物体、人和宠物。在安森美的芯片方案中，它既可以支持不同的调制技术，如振幅调制、二进制相移键控(BPSK)、频率啁啾声等，也可以依据需要增强不同的特性，提高整个方案的安全水平。
目前，安森美在超声波停车辅助IC市场排名第1，因此被选用在Minerva平台上。同时，得益于在X By Wire(线传控制)领域上的出色表现，安森美已累计交付了10亿颗用于X By Wire应用的电感式位置传感器。
总体而言，传动系统和先进安全也推动了汽车电子化。从汽车传动系统来看，传统汽车到电动汽车的动力源是由内燃机向电动机方向的发展；先进安全则是汽车自动驾驶从L0/L1级向L4/L5级方向发展。
统计数据显示，内燃机时代的L0/L1级汽车，车内电子元器件成本只有50美元；到了48 V混动，L2级以上级别时，汽车电子元器件成本约为280美元；再到L2级以上的电动车、混动车，其电子元器件成本为750美元；未来L4/L5级的自动驾驶汽车，电子元器件成本可以达到每辆车1600美元。而客户的实际汽车电子元器件含量，则将从2019年的131美元，猛增至2022年的715美元。
结语
如今，工业和汽车市场占据全球温室气体排放量的三分之二，这为安森美提供了巨大的机会，使公司可充分发挥其在智能电源和感知技术方面具备的优势，为实现净零排放经济尽一份力。这意味着，只要做好智能电源和智能感知技术，就能实现可持续发展，并在细分市场上取得成功。
