放眼全球汽車市場，“電氣化轉(zhuǎn)型”已成為整個行業(yè)發(fā)展的主旋律。而汽車電氣化的發(fā)展，自然離不開半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步。

作為全球領(lǐng)先的單片機(jī)和模擬半導(dǎo)體供應(yīng)商，Microchip Technology Inc.（美國微芯科技公司）一直在投資研發(fā)面向電動汽車的新一代解決方案，并且在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以及安全系統(tǒng)等方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢。

一提到電動汽車，人們首先想到的通常是“續(xù)航里程”問題。的確，在電動汽車這一新生領(lǐng)域，續(xù)航里程是影響用車體驗(yàn)的重要因素，同時(shí)也是所有廠商最為頭疼的一大難題。

Microchip汽車產(chǎn)品部亞太區(qū)資深產(chǎn)品營銷經(jīng)理Yan Goh近日在接受21ic中國電子網(wǎng)采訪時(shí)指出，在電動汽車市場中，被視為關(guān)鍵挑戰(zhàn)的主要因素就是里程焦慮（英里/千瓦時(shí)）。顯然，與增加汽車可行駛里程密切相關(guān)的是，確保實(shí)現(xiàn)最高效率，將電池能量提供給推進(jìn)電機(jī)，同時(shí)使整部汽車保持輕量化。

所謂“里程焦慮”指的是用戶在駕駛電動汽車時(shí)，由于擔(dān)心電池電量不足以驅(qū)使車輛順利抵達(dá)目的地或者是下一個充電點(diǎn)，而產(chǎn)生的內(nèi)心焦慮、煩躁的情緒。從目前市場的反饋情況來看，續(xù)航里程是制約新能源汽車發(fā)展的主要因素之一，特別是對于純電動汽車來說，則更為明顯。

為了迎合市場對續(xù)航里程的要求，近年來Microchip不斷拓展旗下的開發(fā)工具及產(chǎn)品。據(jù)Yan Goh介紹，對于電動汽車來說，最重要的標(biāo)準(zhǔn)是每次充電后可以行駛的里程數(shù)。我們設(shè)計(jì)的解決方案涵蓋了當(dāng)今大多數(shù)電動汽車（EV）上的各類應(yīng)用，包括電氣轉(zhuǎn)換、動力系統(tǒng)控制，以及人機(jī)界面等。

（Microchip汽車產(chǎn)品部亞太區(qū)資深產(chǎn)品營銷經(jīng)理Yan Goh）

在談及技術(shù)服務(wù)與產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)，Yan Goh表示，Microchip全新的單片機(jī)不僅具備低功耗特性，還能提供支持高速片上數(shù)據(jù)處理和高速互連的集成模擬外設(shè)，可以滿足用戶的核心需求。

“例如，我們的新一代單片機(jī)與高電壓驅(qū)動器碳化硅（SiC）MOSFET相結(jié)合的解決方案，專為直流-直流OBC模塊設(shè)計(jì)，完美融合了雙核單片機(jī)設(shè)置和軟件解決方案，能夠在縮短上市時(shí)間的同時(shí)，滿足所有系統(tǒng)需求，并符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)。針對EV儀表板中常見的人機(jī)界面，我們也開發(fā)了適合汽車應(yīng)用的解決方案，可以為創(chuàng)新型照明技術(shù)以及各種基于觸控或3D手勢的輸入技術(shù)提供支持?！?/span>

值得一提的是，自2002年以來，Microchip一直位列全球單片機(jī)出貨量之首，在保持并鞏固8位和16位單片機(jī)領(lǐng)先地位的基礎(chǔ)上，還全面擴(kuò)充了32位單片機(jī)市場，大幅降低了嵌入式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)成本。而在注重技術(shù)研發(fā)的同時(shí)，Microchip對堅(jiān)持發(fā)展中國市場這一戰(zhàn)略也很重視。因?yàn)閬喬珔^(qū)最具活力和增長潛力的中國市場，可以在Microchip全球戰(zhàn)略中發(fā)揮著重要作用。

目前，Microchip已與眾多中國本土汽車OEM保持著合作關(guān)系，包括一些新興的電動汽車OEM。據(jù)Yan Goh介紹，通過在當(dāng)?shù)劁N售辦事處投資成立專門的汽車支持團(tuán)隊(duì)，我們在戰(zhàn)略層面上提高了與各大OEM和當(dāng)?shù)匾患壒?yīng)商的合作水平；同時(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際系統(tǒng)需求，我們開展了新技術(shù)相關(guān)的培訓(xùn)和參考設(shè)計(jì)活動，并為新一代解決方案的開發(fā)提供了技術(shù)支持咨詢服務(wù)。

當(dāng)前，在功率芯片和新材料的推動下，汽車電氣化正在加速發(fā)展。其中，碳化硅（SiC）使純電動汽車克服了硅基器件的限制，取代了驅(qū)動電機(jī)逆變器和車載充電機(jī)中的硅基IGBT和二極管，具有能效提高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、輕量化、簡化冷卻設(shè)計(jì)、充電時(shí)間縮短、續(xù)航里程增加等諸多優(yōu)點(diǎn)。據(jù)悉，目前市場上已有超過40%的純電動汽車均采用了碳化硅。

盡管以SiC元器件為代表的第三代化合物半導(dǎo)體，在電動汽車應(yīng)用方面擁有絕對的優(yōu)勢和廣闊的市場前景，但Yan Goh認(rèn)為，電氣轉(zhuǎn)換領(lǐng)域同樣面臨著諸多挑戰(zhàn)。比如，工程師所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的熱損耗必須更低，同時(shí)需要在電子控制電路惡劣的高頻環(huán)境下滿足電磁兼容EMC-EMI性能，對于最大程度提高效率而言，這些工作必不可少。

“現(xiàn)如今，越來越多的OEM正在引入800V系統(tǒng)，將其作為減輕重量的一個重要環(huán)節(jié)?？紤]到高電壓、高速充電和高效率要求帶來的復(fù)雜性，可以應(yīng)用具有高電壓能力的SiC MOSFET晶體管-二極管技術(shù)，打造專用的電源控制器電子元件。這些技術(shù)目前已被主流EV市場采用。Microchip提供了專用的單片機(jī)，適合與SiC MOSFET和二極管結(jié)合使用，能夠達(dá)到超過90%的額定效率?！?/span>

據(jù)悉，Microchip的SiC系列產(chǎn)品包含以肖特基勢壘二極管（SBD）為基礎(chǔ)的700V、1200V和1700V商業(yè)級電源模塊。除了能夠提供不同的電流和封裝方案之外，新推出的系列電源模塊還采用了雙二極管（Dual Diode）、全橋（Full Bridge）、相腳（Phase Leg）、雙共陰極（Dual Common Cathode）和三相橋（3-Phase bridge）等各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。SiC SBD模塊可將多個SiC二極管芯片與可選件結(jié)合在一起，將基片和底板材料集成到單個模塊，進(jìn)而簡化設(shè)計(jì)，最大程度地提升開關(guān)效率，減少溫升和縮小系統(tǒng)尺寸。

除了持續(xù)推進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新之外，Microchip在安全方面也做了不少努力。特別是在這個物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，汽車領(lǐng)域的電子設(shè)備越來越多，汽車聯(lián)網(wǎng)及智能化程度也越來越高，這給用戶帶來便利的同時(shí)，也增加了安全風(fēng)險(xiǎn)，比如聯(lián)網(wǎng)設(shè)備受到黑客攻擊等。

對此，Yan Goh表示，從過往的案例中可以看出，汽車在行駛時(shí)遭到黑客攻擊是一個生死攸關(guān)的問題。為了簡化和滿足這一關(guān)鍵安全需求，汽車系統(tǒng)架構(gòu)師選用了支持專用硬件安全模塊（HSM）的單片機(jī)，并配備新一代高速網(wǎng)絡(luò)接口來支持這類使用模式?！癕icrochip十分重視支持安全引導(dǎo)、節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)加密等功能的專用硬件安全芯片，這些關(guān)鍵元件能夠?yàn)槠囅到y(tǒng)設(shè)計(jì)師提供可行的方案，幫助他們及時(shí)滿足OEM的系統(tǒng)需求?！?/span>

例如，Microchip近期推出的全新功能安全型AVR? DA系列單片機(jī)（MCU），能夠在全電源電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)24 MHz的CPU速度、存儲密度高達(dá)128 KB的閃存、16 KB SRAM和512 字節(jié)EEPROM，具備12位差分ADC、10位DAC、模擬比較器和過零檢測器。PTC支持電容式觸摸接口設(shè)計(jì)，支持按鈕、滑動條、滾輪、觸摸板、較小型觸摸屏及廣泛應(yīng)用于消費(fèi)和工業(yè)產(chǎn)品和車輛的手勢控制。

此外，AVR DA系列還支持多達(dá)46個自電容和529個互電容觸摸通道，并采用了最新一代增強(qiáng)型驅(qū)動屏蔽PTC和升壓模式技術(shù)，可以提供增強(qiáng)的抗噪性、耐水性、觸摸靈敏度和響應(yīng)時(shí)間。

（Microchip推出的全新功能安全型AVR? DA系列單片機(jī)，可支持實(shí)時(shí)控制、連接和HMI應(yīng)用）

然而，“電氣化轉(zhuǎn)型”僅僅是未來汽車產(chǎn)業(yè)的一個開端。隨著5G與AI商用時(shí)代的到來，“智能化升級”才將是整個行業(yè)的發(fā)展趨勢。換句話說，未來的汽車市場發(fā)展動向，將是電氣化和智能化。其中，電氣化是基礎(chǔ)，智能化是增補(bǔ)，兩者是相輔相成的。但無論是電氣化，還是智能化，可以預(yù)見的是，這一產(chǎn)業(yè)變革對半導(dǎo)體的需求無疑是巨大的，即需要數(shù)量龐大的電子器件、半導(dǎo)體來支持整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

俗話說，機(jī)遇只留給那些有準(zhǔn)備的人。對于汽車半導(dǎo)體來說，盡管未來市場規(guī)模龐大，但沒有過硬的核心技術(shù)與解決方案，也是不會迎來發(fā)展的春天?；仡欉^去的市場變化，Yan Goh感慨良多：“一直以來，Microchip始終致力于幫助汽車OEM和一級供應(yīng)商應(yīng)對各種領(lǐng)域的全新挑戰(zhàn)和需求，包括更高的處理能力、更高的集成度、更高的電源效率、高速數(shù)據(jù)連接，以及安全需求等。在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，對電子設(shè)備的需求在以前極少發(fā)生改變，而上面這些需求更是史無前例。現(xiàn)如今進(jìn)入消費(fèi)時(shí)代，OEM的需求已發(fā)生翻天覆地的變化！”

Yan Goh表示，憑借在各類市場中的豐富經(jīng)驗(yàn)以及各種各樣的優(yōu)秀產(chǎn)品，Microchip能夠迅速做出回應(yīng)，將我們在消費(fèi)類和工業(yè)級市場解決方案領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)帶入汽車領(lǐng)域，打造經(jīng)濟(jì)可靠的創(chuàng)新型汽車應(yīng)用解決方案。

據(jù)悉，作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)商，Microchip在汽車市場中的投資已逾二十年之久，經(jīng)過多年來的技術(shù)積累和市場開拓，早已為汽車的電氣化和智能化發(fā)展所帶來的挑戰(zhàn)做好了充分的準(zhǔn)備。對此，Yan Goh自豪地說道：“我們的高速數(shù)據(jù)連接產(chǎn)品，就是這類創(chuàng)新型解決方案的典型代表，例如千兆以太網(wǎng)、網(wǎng)關(guān)、車用PCIe開關(guān)、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)和電容應(yīng)用技術(shù)。”