電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）近年來(lái)在“雙碳”目標(biāo)的指引下，電力電子應(yīng)用場(chǎng)景和市場(chǎng)需求正經(jīng)歷著翻天覆地的變化和升級(jí)，從消費(fèi)電子到智能工業(yè)到汽車電子，高效能應(yīng)用的電力電子產(chǎn)品已經(jīng)成為發(fā)展的主流。同時(shí)隨著汽車電氣化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化浪潮來(lái)襲，汽車電子在汽車整車成本中的占比快速提升，汽車電子開(kāi)始接力消費(fèi)電子，成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。

在2023 NEAS CHINA展上，東芝電子應(yīng)邀參會(huì)帶來(lái)了諸多汽車電子領(lǐng)域的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與應(yīng)用。電子發(fā)燒友網(wǎng)也邀請(qǐng)到東芝電子分立器件應(yīng)用技術(shù)部經(jīng)理成棟參與采訪，就汽車電子行業(yè)的變化、汽車電子相關(guān)應(yīng)用案例以及汽車電子未來(lái)的發(fā)展相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了深入交流。

東芝電子分立器件應(yīng)用技術(shù)部經(jīng)理成棟

汽車應(yīng)用CASE潮流推動(dòng)車規(guī)半導(dǎo)體升級(jí)

東芝電子作為是汽車電子行業(yè)老牌資深玩家，對(duì)汽車行業(yè)的變化有更深的體會(huì)，東芝電子分立器件應(yīng)用技術(shù)部經(jīng)理成棟表示現(xiàn)在的汽車市場(chǎng)，尤其是中國(guó)汽車市場(chǎng)正掀起一場(chǎng)CASE潮流，CASE相關(guān)應(yīng)用有著不少機(jī)會(huì)。

CASE即Connectivity聯(lián)網(wǎng)、Autonomous自動(dòng)化、Sharing and Service分享與服務(wù)，以及Electric電動(dòng)化的縮寫(xiě)，是當(dāng)下汽車行業(yè)發(fā)展的四大主流趨勢(shì)。CASE帶來(lái)的變革對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品提出了更安全更可靠的要求。憑借更高可靠性的產(chǎn)品，才能滿足汽車電子不斷變化的需求。

在CASE潮流下，東芝電子正在通過(guò)調(diào)整業(yè)務(wù)板塊，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的持續(xù)性增長(zhǎng)。在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，東芝電子持續(xù)加大了投資，通過(guò)先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)以及更多的產(chǎn)能來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)。為了增加產(chǎn)能，東芝加快了12英寸功率半導(dǎo)體的投入。根據(jù)成經(jīng)理介紹，目前第1條產(chǎn)線已經(jīng)量產(chǎn)，明年第2條產(chǎn)線也將投產(chǎn)，第2條產(chǎn)線全面投產(chǎn)后，硅功率半導(dǎo)體產(chǎn)能將比現(xiàn)在高出3倍以上，這將大大地緩解供需矛盾。

和12英寸硅晶圓一起展示的還有6英寸碳化硅晶圓以及用于xEV變頻器的新封裝產(chǎn)品。這種雙面散熱的高散熱封裝有助于提高車載逆變器的功率密度，同時(shí)由于內(nèi)置了RC-IGBT，該產(chǎn)品還能幫助逆變器實(shí)現(xiàn)小型化。成經(jīng)理表示，目前東芝也正在討論是否將SiC MOSFET搭載到其中。

應(yīng)用設(shè)計(jì)持續(xù)創(chuàng)新，東芝如何為汽車電子賦能？

采訪期間，成經(jīng)理介紹了本次展會(huì)上東芝帶來(lái)的眾多汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用，如以太網(wǎng)橋接芯片方案、48V到12V雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器方案、LED 車頭燈方案、車載USB充電/無(wú)線充電方案。

隨著高級(jí)功能需求和數(shù)據(jù)需求的不斷增加，車內(nèi)通訊總線需要支持起高級(jí)功能所需且日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)連接要求，數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)倒逼了設(shè)計(jì)人員需要對(duì)車輛的電氣/電子架構(gòu)做出重大改動(dòng)，以滿足日益增長(zhǎng)的傳輸數(shù)據(jù)量和傳輸速度，車載以太網(wǎng)開(kāi)始應(yīng)用得越來(lái)越多。

為了解決現(xiàn)在復(fù)雜的由可靠傳輸標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸支撐的車載通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，東芝基于TC956x系列車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以太網(wǎng)橋接IC提供了高速通信的解決方案，能實(shí)現(xiàn)最高10Gbps的高速數(shù)據(jù)通信。該系列配置了多種外圍接口，可以與SoC以及PHY芯片連接，同時(shí)該系列符合以太網(wǎng)AVB/TSN標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)超低延時(shí)為車內(nèi)高速通訊賦能。

眾所周知，現(xiàn)在新能源汽車內(nèi)各種各樣的用電設(shè)備越來(lái)越多，例如音響、點(diǎn)煙器、顯示器等等的娛樂(lè)與物聯(lián)網(wǎng)用電設(shè)備，同時(shí)汽車在行駛中也需要車燈、汽車電腦等等必要的用電設(shè)備。這些用電設(shè)備的電源在傳統(tǒng)汽車中是由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的車載發(fā)電機(jī)提供，而在新能源汽車中則是由DC-DC轉(zhuǎn)換器提供。

DC-DC轉(zhuǎn)換器作為新能源汽車的重要組成部分之一，其性能的好壞直接影響到整個(gè)汽車的性能，同時(shí)它作為橋梁，連接起了新能源汽車高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)化效率與整車油耗息息相關(guān)。

本次展會(huì)上東芝展出的高效率DC-DC轉(zhuǎn)換器方案，采用雙面散熱封裝，開(kāi)關(guān)部分配置了大電流低損耗MOSFET，電荷泵則內(nèi)置柵極驅(qū)動(dòng)芯片以實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。成經(jīng)理介紹道，DC-DC中功率半導(dǎo)體器件是能源變換與傳輸?shù)暮诵模翘岣哂秒娦屎唾|(zhì)量實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能和綠色環(huán)保的關(guān)鍵技術(shù)支撐。東芝能提供以L-TOGL、DSOP Advance（WF）封裝為首的豐富車載MOSFET產(chǎn)品線，為客戶設(shè)計(jì)出最佳的車載DC-DC賦能。

此外東芝展出的LED 車頭燈方案、車載USB充電/無(wú)線充電方案也是各有特色。LED車頭燈方案采用了LED獨(dú)立控制技術(shù)和電源控制技術(shù)，同時(shí)在先進(jìn)的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)上使用了小型低導(dǎo)通電阻產(chǎn)品，既有助于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化也能降低車燈功耗。

車載USB充電/無(wú)線充電方案配置了采用可支持自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)的可潤(rùn)濕側(cè)翼（WF）結(jié)構(gòu)的小型化MOSFET，為USB Type-C電源電路小型化賦能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了95.5%（45W負(fù)載）的高效率。

通過(guò)器件、設(shè)計(jì)、整體解決方案的不斷創(chuàng)新，東芝持續(xù)為多樣的汽車電子應(yīng)用賦能提供可靠成熟的方案。

日新月異的電機(jī)驅(qū)控設(shè)計(jì)，東芝全面推動(dòng)汽車電氣化革新

現(xiàn)在的新能源汽車有很多電機(jī)應(yīng)用的地方，覆蓋閉合系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、智能座艙、轉(zhuǎn)向與底盤(pán)等。未來(lái)汽車中，隨著汽車電氣化和智能化的發(fā)展，汽車上用到的電機(jī)數(shù)量還會(huì)增加，有些新能源汽車上用到的電機(jī)數(shù)量甚至?xí)^(guò)200個(gè)。

“電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)，是汽車電氣化的核心”，成經(jīng)理表示，“在電機(jī)控制領(lǐng)域，東芝擁有獨(dú)有的3相電機(jī)控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)低振動(dòng)、低噪音、高效率。基于該3相無(wú)刷電機(jī)控制技術(shù)，提
供無(wú)需外部MCU即可控制電機(jī)的預(yù)驅(qū)動(dòng)器IC解決方案。還有多種具有高散熱小型化的功率分立器件可供選擇，這些功率分立器件對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)都是至關(guān)重要。”展會(huì)上東芝也帶來(lái)了相關(guān)方案的展示。

面向車載各種電氣化需求，東芝針對(duì)車載各類泵類的應(yīng)用，推出了采用硬件無(wú)感控制的產(chǎn)品；面向暖通空調(diào)，推出了采用正弦波驅(qū)動(dòng)技術(shù)的產(chǎn)品；針對(duì)EPS應(yīng)用，推出了具有安全功能要求的有感控制產(chǎn)品。

成經(jīng)理特別介紹了用于汽車的智能功率器件IPD，IPD在單一芯片上集成了輸出階段的功率MOSFET或IGBT以及控制輸出階段的電路，有著緊湊、輕量和功率高效的特點(diǎn)。東芝車載IPD芯片在小封裝內(nèi)集成了眾多保護(hù)和診斷功能的高低邊開(kāi)關(guān)和功率器件柵極驅(qū)動(dòng)，可用于車身控制和動(dòng)力總成控制，以及包括這幾年快速發(fā)展起來(lái)的ADAS。

如同其他功率器件，IPD的導(dǎo)通電阻是重要的衡量指標(biāo)，尤其是在IPD小型化的趨勢(shì)下想要實(shí)現(xiàn)更低的導(dǎo)通電阻并不簡(jiǎn)單。對(duì)此成經(jīng)理解釋道，“東芝IPD內(nèi)部通過(guò)采用BiCD（雙極CMOS/DMOS）工藝，實(shí)現(xiàn)了低導(dǎo)通電阻，有助于降低車載ECU功耗并實(shí)現(xiàn)小型化”。

當(dāng)談到現(xiàn)在汽車電子的功能安全冗余設(shè)計(jì)時(shí)，成經(jīng)理還分享近期他所見(jiàn)到的新設(shè)計(jì)趨勢(shì)。傳統(tǒng)的車載電機(jī)冗余配置做兩套板上系統(tǒng)，確保一套系統(tǒng)故障時(shí)另一套能繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。而現(xiàn)在已經(jīng)有整車廠為了功能安全不僅板上做兩套冗余，配套電機(jī)也做兩套冗余。可見(jiàn)汽車領(lǐng)域?qū)τ诎踩煽康闹匾暎@也意味著新能源汽車對(duì)于高可靠性半導(dǎo)體產(chǎn)品的看重，高可靠性的器件才能滿足汽車電子不斷變化的需求。

寫(xiě)在最后

汽車電子作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要增長(zhǎng)點(diǎn)，是半導(dǎo)體廠商聚焦的重要戰(zhàn)場(chǎng)。在車載應(yīng)用的不斷升級(jí)發(fā)展中，東芝電子表示將持續(xù)聚焦于汽車電子，提供模擬、互聯(lián)、分立、邏輯和電源管理等豐富的半導(dǎo)體產(chǎn)品，努力提高汽車類相關(guān)產(chǎn)品的可靠性和便利性。