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案例分析
安森美半导体助力汽车朝电气化及智能化发展
阅读次数:6397          录入时间:2015/9/10 16:45:30

随着汽车发展的电气化和智能化趋势,使燃油经济性及降低排放、主动安全及自动驾驶、车联网和LED照明等成为当前汽车行业关注焦点,这对半导体业带来更多发展机会的同时也提出了更多的挑战。混合电动汽车(HEV)/电动汽车(EV)推动每辆车的汽车动力系统的半导体成分增高约5倍。先进驾驶辅助系统(ADAS)、便利及信息娱乐系统,以及占全球汽车销售比例50%以上的新兴市场,推动全球汽车半导体市场同比增长9%以上。

汽车中的半导体成分

据市场调研机构Databeans的数据,平均每辆汽车的半导体产品成本达350美元。汽车中含半导体成分的应用如图1所示。

图1. 汽车半导体成分

安森美半导体汽车重点市场方案与策略

安森美半导体作为全球领先的十大高能效汽车硅方案供应商之一,汽车电子发展势头强劲,营收比几年前有近300%的增长,尤其在汽车图像传感器领域及AFS领域的市占一直维持全球第一,将继续针对汽车市场发展趋势提供全面的产品阵容及方案,持续推动汽车创新。

汽车电气化

随着政府及消费者对汽车燃油效率、节能、降低污染、加强环保提出日益严苛的要求,各种新能源汽车如HEV/EV/PHEV等得以大力发展。安森美半导体提供场截止型IGBT、高能效FET、功率集成模块、门极驱动器、智能功率模块、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)等产品,支持汽车电气化。新能源汽车的发展首先需要将各种能量进行变换。为不断提高各种能量变换的效率,安森美半导体重点在以下几方面加强创新:

1.    开发各种高效节能的电力电子器件,如大功率IGBT、极低导通电阻的功率MOSFET,降低开关损耗,从而提高从电能到机械能转换的效率。以功率集成模块(PIM) NXH80T120L2Q0PG为例,采用安森美半导体的专有沟槽第二代场截止技术(FSII)及创新的封装技术,提供超过98%的能效,结温高达175 °C,可靠性极高。而低导通电阻的MOSFET提供紧凑的高热能效封装。

表1. 用于汽车应用的极低导通电阻的功率MOSFET系列

图2. 安森美半导体新推出的用于汽车应用的PIM和MOSFET

2.    开发各种DC-DC转换器,以保证能量从一种电压等级到另一种电压等级的高转换效率,比如从48 V到12 V, 从300 V到48 V, 从12 V到220 V等。

此外,针对汽车引擎盖下的高温和苛刻条件,安森美半导体推出智能功率模块IPM STK984-17X系列产品,集成智能无传感器无刷直流电机(BLDC)控制器LV8907、6个独立的MOSFET、精密分流电阻器、热敏电阻和系统外围元件。其中LV8907无需任何位置传感器,预先载入配置寄存器,无需软件,可以独立模式驱动电机,无需外部系统控制器,LV8907还集成LIN收发器,可提供基于LIN的先进电机驱动方案。STK984-17X用于汽车散热风扇、电动油泵、燃油泵、电动水泵等应用,无需任何外部微控制器,它采用独特的绝缘金属基板技术(IMST),支持无电路板的设计,显著减少系统的空间、重量和成本,提供高能效和高可靠性,简化设计,加快上市时间。

主动安全及自动驾驶

随着人们对安全意识的不断提高,主动安全系统在车上得到不断应用,尤其是ADAS配以各种传感器得到了长足的进步,呈现井喷式的发展。针对此类应用,安森美半导体提供完全符合汽车安全完整性等级(ASIL B)ISO26262的图像传感器、智能无源传感器等方案。

图像传感器用于视觉应用(如倒车影像和全景泊车影像系统)、ADAS应用(如盲点检测、车道偏离警告、防撞和主动巡航控制、行人检测、交通信号识别)以及新的疲劳检测、手势识别(车舱内)及车镜替代。安森美半导体拥有超过10年为汽车市场提供CMOS图像传感器的经验,是全球市占份额第一的ADAS供应商,提供的图像传感器具有出色的微光性能、优质的图像畸变矫正能力、高动态范围(HDR)、汽车级工作温度范围及高可靠性和品质。例如公司最新采用背照式(BSI)传感器技术的首款CMOS图像传感器AR0136AT,提供同类最佳性能,较当前领先市场的AR0132AT提供好4倍的微光信噪比,增加40%的可见光灵敏度,和提升超过60%的近红外(NIR)性能。公司推出的新系列图像协处理器AP020x使 HDR 1080p汽车影像系统成为可能,联合使用公司高性能的200万像素传感器如 AR0230AT和100万像素传感器如AR0140AT、 AR0132AT 和 AR0136AT,提供全面完整的倒车影像和全景泊车影像方案。

图3. 安森美半导体首款BSI传感器(左)和新系列图像协处理器(右)

安森美半导体用于汽车倒车影像的方案还包括2 MHz 开关电源(SMPS)如NCV890201MWTXG和NCV898031D1R2G、低压降稳压器(LDO)如NCV8703和NCV8705、开关MOSFET如NVTFS5116PL(u8FL)和BVSS84L(SOT23)、数字晶体管如SDTC1xxEE、CAN收发器如NCV7356和NCV7341、图像处理器如AP0100AT、视频信号处理器如LC749000、EEPROM如CAV25256(SPI)和CAV24C256(I2C)、逻辑产品如NL17SZxx及ESD等等。

智能无源传感器主要用于检测座椅及感测液位。安森美半导体的智能无源传感器方案采用首创、超高频RFID传感器标签,含一个称为Magnus的智能传感器IC,及一个可印制的天线以支持无线感测温度、湿度、压力和距离,全都无需外接电源。在座椅检测应用方面,该方案结合人体检测元素及标准体重检测提供安全带警告指示和关闭/打开气囊,解决了当今汽车座椅检测系统不提供人体检测、只提供压力检测的挑战;在感测液位方面,该方案用于在容器外感测液位,省去当今汽车油箱里的敏感电子和机械装置。

LED照明

得益于LED尺寸小、设计灵活性以及节能高效等优势,LED车灯有望成为汽车照明的一种潮流,用于打造独特的造型、实现节能并提升安全优势。

安森美半导体提供一系列LED驱动器及步进电机驱动器用于此类应用,例如:全集成的可寻址LIN RGB(红绿蓝)单芯片方案NCV7430,可通过LIN命令输出1600万种不同颜色,用于车辆防盗等安全特性及创建个性化的内部氛围,该方案比当前市场上由微控制器和LIN-SBC组成的方案节省了电路板空间,而且能使用可选的镇流器控制引脚,使热管理更简单,其单独的LIN节点经由预编程或LIN命令获取地址,使得设计灵活并降低成本;创新的LED前灯照明方案NCV78663,采用功率镇流器和双LED驱动器,提供分段无眩光远光灯,集成智能电子,通过传感器、摄像机和导航控制,令汽车自动适应各种路况,并通过最大化照明区域增强安全性,支持模块化的设计平台,易于设计且具成本效益;针对 AFS将从电机控制迈向使用像素/矩阵技术的趋势,安森美半导体提供组成LED AFS像素/矩阵系统的所有半导体元件(微控制器除外)如LED ASSP、FET、LDO、整流器、逻辑器件、齐纳管、保护等。


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