智能電動(dòng)化浪潮下,汽車半導(dǎo)體如何賦能行業(yè)未來發(fā)展
過去幾年,汽車芯片行業(yè)歷經(jīng)去庫存階段,然而,汽車智能化與電動(dòng)化的洶涌趨勢(shì),依然催生了對(duì)多種汽車芯片的強(qiáng)勁需求。像是為智能駕駛供應(yīng)算力的芯片、汽車圖像傳感器,還有高性能微控制器(MCU)等,均在這一浪潮中展現(xiàn)出不可或缺的地位。
以智能駕駛領(lǐng)域?yàn)槔?,其發(fā)展前景可謂一片光明,將帶動(dòng)萬億級(jí)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。據(jù)《中國智能駕駛商業(yè)化發(fā)展白皮書》所示,2024 年我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模攀升至 11082 億元,增速高達(dá) 34%,預(yù)估到 2030 年,市場(chǎng)規(guī)模極有可能突破 5 萬億大關(guān)。在實(shí)現(xiàn)智能駕駛的進(jìn)程中,先進(jìn)的傳感器需要精準(zhǔn)感知周圍環(huán)境信息,高性能計(jì)算芯片則要對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、高效處理,以此保障車輛能夠依據(jù)復(fù)雜路況和駕駛場(chǎng)景,做出迅速且精準(zhǔn)的決策。在此過程中,汽車半導(dǎo)體作為關(guān)鍵技術(shù)支撐,其性能的優(yōu)劣直接關(guān)乎智能駕駛的安全性與可靠性。
與此同時(shí),汽車電動(dòng)化的持續(xù)推進(jìn),也極大地拉動(dòng)了對(duì)功率半導(dǎo)體的需求。特別是以 SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)為代表的第三代半導(dǎo)體功率器件,憑借高耐壓、低導(dǎo)通電阻以及寄生參數(shù)小等顯著特性,在制造大功率汽車電子器件方面優(yōu)勢(shì)盡顯,廣泛應(yīng)用于車載充電器(OBC)、降壓轉(zhuǎn)換器和主驅(qū)逆變器等重要部件。這些功率半導(dǎo)體器件能夠有效提升能源轉(zhuǎn)換效率,降低能耗,延長電動(dòng)汽車的續(xù)航里程,已然成為電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的核心組成部分。
在即將舉辦的 2025 年 4 月 15 - 17 日慕尼黑上海電子展上,汽車電子無疑是備受矚目的熱點(diǎn)領(lǐng)域。眾多廠商紛紛聚焦于此,帶來汽車電子相關(guān)的前沿產(chǎn)品和創(chuàng)新解決方案。其中,英飛凌(展位:N5.501)的展品覆蓋了智能座艙、自動(dòng)駕駛、底盤轉(zhuǎn)向、智能車燈以及集成式熱管理等多個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域。英飛凌科技汽車業(yè)務(wù)智能座艙技術(shù)負(fù)責(zé)人邱榮斌著重指出:“英飛凌始終將質(zhì)量和可靠性視作產(chǎn)品的生命線,芯片質(zhì)量亦是英飛凌贏得眾多客戶認(rèn)可,區(qū)別于其他友商的關(guān)鍵差異點(diǎn)之一。” 他進(jìn)一步闡述道:“隨著汽車芯片集成規(guī)模日益增大,對(duì)芯片安全性和可靠性的要求也愈發(fā)嚴(yán)苛。” 以英飛凌 TC3X MCU 為例,這款 MCU 內(nèi)部集成了超過 10 億個(gè)晶體管,電路規(guī)模極為復(fù)雜。為確保芯片在各類極端條件下都能穩(wěn)定可靠地工作,英飛凌在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段,便全面考量了可能出現(xiàn)的各類失效情形,在芯片內(nèi)部精心集成了多種硬件冗余電路和診斷電路。如此一來,即便某些電路出現(xiàn)故障,芯片依舊能夠正常運(yùn)作,或者在檢測(cè)到異常時(shí),及時(shí)切換至安全狀態(tài)。值得一提的是,TC3X MCU 還是汽車行業(yè)首個(gè)榮獲 ISO - 26262 ASIL - D 認(rèn)證證書的芯片。
在智能座艙和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,英飛凌計(jì)算類芯片的重點(diǎn)依舊聚焦于提供高實(shí)時(shí)性和可靠性計(jì)算的微控制器(MCU)芯片。這是因?yàn)?MCU 在智能座艙和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中不可或缺,與提供強(qiáng)大算力的 SoC 芯片相輔相成,共同構(gòu)建起完善的計(jì)算體系。作為 TC3X MCU 的下一代產(chǎn)品,TC4X MCU 采用了最新的 28nm 工藝以及異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)。除了集成多達(dá) 6 個(gè) 500 兆主頻的鎖步 CPU 核外,還創(chuàng)新性地集成了一個(gè)并行計(jì)算單元(PPU),該單元能夠執(zhí)行 256 位寬的向量運(yùn)算,并提供 26GFLOPs 的 AI 算力,為未來那些對(duì)高實(shí)時(shí)性和安全性有嚴(yán)格要求的 AI 應(yīng)用筑牢了硬件根基。
軟件定義汽車(SDV)已然成為汽車行業(yè)明確的技術(shù)發(fā)展方向。它不僅能夠大幅加快主機(jī)廠開發(fā)應(yīng)用層軟件的速度,更為主機(jī)廠實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)硬件盈利模式向軟件盈利模式的轉(zhuǎn)變奠定了基礎(chǔ)。身為汽車半導(dǎo)體的主要供應(yīng)商之一,英飛凌的 MCU 產(chǎn)品在這一趨勢(shì)下,將發(fā)揮舉足輕重的作用。邱榮斌解釋道:“軟件定義汽車在電子電氣架構(gòu)上必然會(huì)采用以太網(wǎng)作為主干網(wǎng),所以我們的 MCU 類產(chǎn)品對(duì)未來高性能以太網(wǎng)的支持就顯得尤為關(guān)鍵。此外,在軟件架構(gòu)方面,我們需要進(jìn)一步拓展與汽車軟件生態(tài)圈伙伴們的合作。不僅要支持傳統(tǒng)的 AUTOSAR CP 軟件架構(gòu),還得順應(yīng)各種新型操作系統(tǒng)以及 OEM 對(duì)自研操作系統(tǒng)的需求,同時(shí),也要滿足面向服務(wù)化的中間層軟件如 SOME/IP 和 DDS 等的支持要求?!?
AI 技術(shù)的迅猛發(fā)展,無疑將對(duì)汽車行業(yè)產(chǎn)生重大且深遠(yuǎn)的影響。邱榮斌表示:“英飛凌始終密切關(guān)注 AI 技術(shù)給汽車半導(dǎo)體行業(yè)帶來的變革。首先,在產(chǎn)品定義層面,我們需要考量集成更多支持 AI 的功能,以契合未來汽車對(duì) AI 需求持續(xù)增長的趨勢(shì);與此同時(shí),AI SoC 的廣泛應(yīng)用也催生出諸多周邊芯片的市場(chǎng)需求,英飛凌將著重在這類產(chǎn)品領(lǐng)域進(jìn)行布局;其次,AI 技術(shù)對(duì)半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)也可能帶來顛覆性變革。未來,部分芯片的設(shè)計(jì)有望借助 AI 得以實(shí)現(xiàn),半導(dǎo)體產(chǎn)線的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率也會(huì)因 AI 技術(shù)的應(yīng)用而得到飛速提升,并且有望實(shí)現(xiàn)成本的有效縮減;最后,AI 技術(shù)還有望應(yīng)用于與客戶的溝通交流之中,這將助力我們更及時(shí)地響應(yīng)客戶需求,進(jìn)而提升客戶滿意度?!?
作為國內(nèi)較早投身汽車市場(chǎng)的芯片企業(yè)之一,納芯微(展位:N5.521)在本次慕尼黑上海電子展上,全方位展示了汽車三電、車身控制與照明、智能座艙與熱管理等多個(gè)汽車應(yīng)用領(lǐng)域的芯片解決方案。在車載充電機(jī) OBC 領(lǐng)域,納芯微呈現(xiàn)出完整的 OBC 系統(tǒng)解決方案,其產(chǎn)品覆蓋了電流、電壓、溫度檢測(cè)傳感器,數(shù)字隔離器與 CAN 收發(fā)器,隔離 / 非隔離柵極驅(qū)動(dòng)器,以及 LDO、Buck 等電源管理芯片,實(shí)現(xiàn)了從信號(hào)感知、數(shù)字通信、功率驅(qū)動(dòng)到電源管理的全鏈路覆蓋。憑借豐富多樣的車規(guī)級(jí)芯片組合,納芯微的 OBC 解決方案能夠充分滿足多種功率平臺(tái)(3.3kW、6.6kW、11kW、22kW)的設(shè)計(jì)需求。
在車身控制 BCM 領(lǐng)域,納芯微的車身控制 BCM 解決方案廣泛涵蓋了座椅、后視鏡、燈光、空調(diào)等多類車身負(fù)載控制,為其提供從電源管理、通信、驅(qū)動(dòng)控制到信號(hào)采集的全棧芯片支持,能夠全方位滿足主流 BCM 模塊對(duì)功能、安全與穩(wěn)定性的高標(biāo)準(zhǔn)要求。在車身照明領(lǐng)域,納芯微已成功推出一系列車規(guī)級(jí)線性 LED 驅(qū)動(dòng)芯片,如 NSL2161x、NSL2163x、NSL21912/16/24 等,覆蓋 1/3/12/16/24 等多通道選擇,在傳統(tǒng)尾燈、動(dòng)態(tài)尾燈和發(fā)光格柵等應(yīng)用場(chǎng)景中得到廣泛應(yīng)用。此外,納芯微近期還發(fā)布了高集成度氛圍燈驅(qū)動(dòng) SoC 產(chǎn)品 NSUC1500,為打造更高效、更具創(chuàng)新性的智能座艙照明方案增添助力。
隨著用戶對(duì)車輛舒適性和娛樂性的需求日益高漲,汽車音頻系統(tǒng)的重要性愈發(fā)凸顯。針對(duì)汽車音頻系統(tǒng),納芯微推出的數(shù)字輸入車規(guī)級(jí) D 類(Class D)音頻功率放大器 NSDA6934 - Q1,可實(shí)現(xiàn)四個(gè)通道音頻輸出,每通道最大輸出功率可達(dá) 75W,支持低延遲模式和最高 192kHz 的采樣率,具備靈活的開關(guān)頻率、調(diào)制方式和多種保護(hù)功能,能夠適配不同的汽車音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在汽車熱管理系統(tǒng)中,針對(duì)熱管理執(zhí)行器中不同類型負(fù)載的驅(qū)動(dòng)需求,如溫區(qū)風(fēng)門、電子水閥、電子膨脹閥、AGS 主動(dòng)進(jìn)氣格柵、繼電器低邊負(fù)載和 BLDC 電機(jī)等,納芯微憑借完善的電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品布局,提供完整的集成式熱管理驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案。截至 2024 年,納芯微汽車芯片累計(jì)出貨量已超過 5 億顆,汽車電子業(yè)務(wù)在其營收中占比超過 35%。納芯微持續(xù)為核心動(dòng)力域創(chuàng)新賦能,僅在新能源汽車三電系統(tǒng)領(lǐng)域,就已為近 400 家零部件客戶提供了可靠、值得信賴的產(chǎn)品與服務(wù)支持。同時(shí),納芯微也已率先獲得 ISO26262 ASIL D “Defined - Practiced” 認(rèn)證,成為國內(nèi)少數(shù)在功能安全領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從 “Managed”(體系建立)到 “Defined - Practiced”(體系實(shí)踐)能力躍升的芯片企業(yè)。
作為電路保護(hù)解決方案提供商的 Littelfuse(展位:N5.505),在本次展會(huì)上重點(diǎn)展示了新能源電動(dòng)汽車相關(guān)的解決方案,涵蓋電池管理系統(tǒng)(BMS)、電驅(qū)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、車載充電機(jī)、電池包斷開單元(BDU)、高壓配電單元(PDU),ADAS 域控制器、雷達(dá)、車身控制、多媒體等眾多應(yīng)用場(chǎng)景。針對(duì)車載充電機(jī),Littelfuse 創(chuàng)新性地將 SIDACtor 保護(hù)晶閘管與 MOV 串聯(lián),為設(shè)計(jì)人員提供了卓越的車載充電機(jī) AC 交流輸入側(cè)的過壓保護(hù)方案,有效提升了車載充電機(jī)的安全性和可靠性。
綜上所述,在智能電動(dòng)化浪潮的推動(dòng)下,汽車半導(dǎo)體憑借其在智能駕駛、電動(dòng)化動(dòng)力系統(tǒng)、智能座艙等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的卓越賦能能力,已然成為汽車行業(yè)未來發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。隨著技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展,汽車半導(dǎo)體必將在汽車行業(yè)的變革中發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用,引領(lǐng)行業(yè)邁向更加智能、高效、綠色的未來。