随着新能源汽车的渗透率提升及整车线控化的趋势，高边驱动产品的潜在市场容量正在逐年提升。预计到2025年，中国单车通道总数将达到25-30亿，对应的高边开关市场总额将上探至20亿元左右。
随着新能源汽车的渗透率提升及整车线控化的趋势，高边驱动产品的潜在市场容量正在逐年提升，加上新能源汽车对于电控板的安全、可靠、能耗、体积、重量等方面的要求提高，高边驱动产品的可触市场将大幅增长。
市场数据显示，2023年国内汽车销量及出口数量将超过2800万辆，单车通道总数达到20亿，其中高边驱动的市场渗透总额将超过9亿元人民币，渗透率约为46%。预计到2025年，中国单车通道总数将达到25-30亿，对应的高边开关市场总额将上探至20亿元左右。
高边驱动市场态势
高边驱动，也称之为高边开关，其主要用于车内负载的驱动与开关，并对负载进行保护和诊断，目前正以高可靠性、灵活性、低功耗以及小型轻量等特点，逐渐替代传统的保险丝、继电器等方案。
但长期以来，国内高边驱动产品市场一直被英飞凌、ST、TI等欧美厂商垄断，他们在产品门类、工艺集成度、封装密度方面都具备相当的竞争优势。对比之下，本土企业所占份额并不高，且基本围绕高Rdson的小电流产品展开，布局较为零散。为了尽早改变这种局面，上海类比半导体技术有限公司日前在国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shenzhen 2023)期间，宣布推出重磅新品——车规级智能高边驱动HD7xxxQ系列。
类比半导体市场总监范天伟先生在接受《电子工程专辑》等媒体采访时表示，在以往的传统设计中，汽车配电系统或是负载电源开关往往采用“继电器+保险丝”的组合模式，但继电器寿命通常在十几万次到几十万次之间，后续可靠性不但难以保证，而且功耗高、重量大，吸合时还会产生大量的EMC，根本没办法通过功能安全标准。再加上保险丝只能做过流保护，一旦电流过大出现熔断，就无法再继续履行“保护”的功能，以及还需要根据具体应用选择不同规格的保险丝等缺点，这一组合越来越不适合新能源汽车的发展需求。
类比半导体市场总监范天伟
但将传统继电器和保护功能全部集成在一颗芯片里的高边驱动开关，则能够有效避免上述缺点——不但直接集成过压、欠压、过温、过流、防反接等各种功能，还可以通过它的某一个Pin脚或是硬件设置过流点，以实现更灵活的负载配置。同时， 0.1uA 最大待机功耗、0.1g左右的重量、以及约5×6 mm左右的封装尺寸，让它成为了新能源汽车的新宠。最典型的案例来自特斯拉Model 3车型，在这款车中，特斯拉就取消掉了所有的继电器，全部改用电子保险丝和高边驱动组合。
“之前我们做过测算，一辆车上的线缆成本约为4000-5000元人民币，与传统的继电器或保险丝相比，电子保险丝对整车线材的成本节省能够达到300元以上。但目前来看，电子保险丝的成本还是有些偏高，客户更换动力不是很足，一旦价格接近，替换速度就会加快。”范天伟说。
车内饰灯、头尾灯、座椅和方向盘及后视镜加热、电磁阀、门锁、电机等是高边驱动开关的主要应用场景。而更低的Rdson、更大的驱动电流、更多通道数的集成、更低的静态功耗，以及通讯方式的改变、更智能化，可编程化，将会是高边驱动产品未来的发展趋势，国内外厂商将围绕带载能力(容性/阻性/感性)、防止电源反接、静态电流、开关特性、电源/地线丢失、过温/过压/欠压/过流保护等技术点展开竞争。读懂这些，将有助于本土企业尽早实现弯道超车，迅速卡住市场身位。
高边驱动应用场景(图源：类比半导体)
从产品布局来看，类比现在能做到最低单通道8毫欧/极低内阻的Rdson，以及覆盖1通道、2通道和4通道，最高200毫欧Rdson的产品，覆盖欧美厂商60%~70%的产线，是目前国内高边驱动产品覆盖率比较高的公司。
范天伟表示，从客户的实际需求来看，他们希望在高边这个品类中集中采购一家公司的产品，这对他们的沟通成本、采购成本都是很好的优化。因此，这也决定了如果一家公司要做高边产品，就一定要实现“全覆盖”，更符合客户的系统级应用需求。
揭开HD7xxxQ系列的神秘面纱
HD7xxxQ系列产品包括车规级单通道高边驱动HD70xxQ和车规级双通道智能高边驱动HD70xx2Q，提供不同通道数和多档导通内阻，产品均具备全方位的保护和诊断功能，包括可配置闭锁功能的过热关断保护、动态过温保护、负载过流保护、高精度比例负载电流检测、输出过载和对地短路警报以及对Vcc短路诊断和OFF状态开路诊断等。
图：类比半导体智能高边驱动HD7xxxQ产品家族
HD70xxQ车规级单通道智能高边驱动主要应用于汽车12V接地负载应用中，例如座椅加热，并可以提供进一步的智能保护功能，包括负载过流限制保护、动态过温保护以及过热关断保护等。HD70xxQ的输入控制引脚兼容3V和5V CMOS接口，支持单通道输出，内部集成的专用多功能多路复用模拟输出引脚CS可以提供复杂的诊断功能，包括高精度比例负载电流检测、输出过载和对地短路警报以及对VCC短路诊断和OFF状态开路诊断。其输入SEn引脚为HD70xxQ的检测使能引脚，可以进一步禁用OFF状态下的诊断功能，获得更低的功耗。
HD70xxQ单通道系列产品包含HD7008Q、HD7040Q、HD7080Q三个型号，分别对应6.5、40和80mΩ三档内阻，均提供SSOP14和SSOP16两种封装类型以实现PIN脚兼容。
HD70xx2Q车规级双通道智能高边驱动的输入控制引脚兼容3V和5V CMOS接口，配有两路独立输出通道。HD70xx2Q的¯("FaultRST" )引脚在出现故障时可以控制输出自动恢复或者输出闭锁。HD70xx2Q同样集成了先进的保护功能和诊断功能。此外，其输入SEn引脚为HD70xx2Q的检测使能引脚，可以进一步禁用OFF状态下的诊断功能并获得更低的功耗。此外，在同一系统使用多个HD70xx2Q的场景中，除了节省功耗外，SEn还可以实现多片HD70152Q仅需一个ADC采样通道和一个CS对地电阻，极大地优化系统实现成本。
HD70xx2Q双通道系列产品包含了HD70152Q、HD70202Q、HD70402Q和HD70802Q四个型号分别对应15、20、40和80mΩ四档内阻，提供SSOP14和SSOP16两种封装。
如何突破国际壁垒？
范天伟引用一位商业大佬的话说，“一家公司想要生存下来，无非几个方式：一是，更快，产品出得比别人更快；二是，更坏，产品卖价比别人更便宜；第三，更妖，做的东西与别人不同，而且又是市场需要的。”这三点中，类比选择了“更快”，这也是基于公司自身的研发能力、上下游生态链伙伴的合作关系、以及数模信号产品特性而做出的决定。
众所周知，数模混合产品主要包括信号类和模拟前端(AFE)两类产品，相比纯数字和纯模拟电路，数模混合产品有多元化的IP和更多芯片架构的要求。从技术角度来讲，相比英飞凌和ST的BCD VDMOS工艺，本土企业的技术实力还不足够，需要基于目前现有的工艺，利用更强大的powerFET架构设计能力，把性能做得更高、成本做得更低，弥补工艺方面的不足。
从运营层面来看，范天伟认为即便是国外最优秀的半导体公司，也很难做到面面俱到，而本土公司的优势在于产品迭代速度更快、市场调研更精准、供应链和供货更有保障，在一些比较集中的领域会出现大量机会。
但他也同时坦承，就目前的情形来看，大部分国产半导体公司仍处于跟随和pin to pin兼容阶段，但如果能跟更多上下游企业建立起非常深层次的战略合作关系，是完全可以开发高集成度、差异化产品的。以新能源车行业为例，国内整车厂和零部件厂的合作链条已经完全打通，很多国内企业都拥有完全自主开发能力。
您可能感兴趣
