清潔安全的汽車將由功能電子化和自動駕駛賦能

未來的汽車將是清潔和安全的汽車，由先進的汽車功能電子化和自動駕駛技術(shù)賦能。

安森美半導(dǎo)體汽車戰(zhàn)略及業(yè)務(wù)拓展副總裁 Joseph Notaro

1   功率器件賦能電動汽車

電動車可幫助實現(xiàn)零排放，其市場發(fā)展是令人興奮和充滿生機的，隨著電動車銷售不斷增長，必須推出滿足駕駛員需求的基礎(chǔ)設(shè)施，以提供一個快速充電站網(wǎng)絡(luò)，使他們能夠快速完成行程，而沒有“續(xù)航里程焦慮癥”。這一領(lǐng)域的要求正在迅速發(fā)展，需要超過350 kW 的功率水平和95% 的能效成為“常規(guī)”。

鑒于這些充電樁部署在不同的環(huán)境和地點，緊湊性、魯棒性和增強的可靠性都是設(shè)計人員面臨的挑戰(zhàn)。安森美半導(dǎo)體用于各種車載充電器（OBC）平臺的高壓硅和碳化硅（SiC）功率開關(guān)，加快充電時間。尤其是SiC 可以優(yōu)化充電能效和實現(xiàn)快速充電，讓駕駛員花更少的時間充電，目標(biāo)是在幾乎與傳統(tǒng)汽車加油相同的時間內(nèi)為電動車充電。然而，由于SiC 的物理特性，存在一些挑戰(zhàn)。

安森美半導(dǎo)體擁有數(shù)十年硅制造專知，正在將碳化硅以最佳性能和質(zhì)量、合適的成本大批量推向市場。如最新的1 200 V M1 完整SiC MOSFET 2 pack 模塊（如圖1），基于平面技術(shù)，適合（18~20）V 范圍內(nèi)的驅(qū)動電壓，易于用負(fù)門極電壓驅(qū)動。較大裸芯片與溝槽式MOSFET 相比，降低了熱阻，從而在相同的工作溫度下降低了裸芯片溫度。NXH010P120MNF 配置為2-PACK 半橋架構(gòu)，是采用F1 封裝的10 mohm 器件，而NXH006P120MNF2是采用F2 封裝的6 mohm 器件。這些封裝采用壓接式引腳，且嵌入的一個負(fù)溫系數(shù)（NTC）熱敏電阻有助于溫度監(jiān)測。安森美半導(dǎo)體的SiC MOSFET 與新的模塊和門極驅(qū)動器相輔相成，比類似的硅器件提供更勝一籌的開關(guān)性能和增強的散熱性，令能效和功率密度更高，電磁干擾（EMI）得以改善，并減小系統(tǒng)尺寸和重量。安森美半導(dǎo)體最近發(fā)布的650 V SiC MOSFET 采用新穎的有源單元設(shè)計，結(jié)合先進的薄晶圓技術(shù)，使（RDS（on）*area）的品質(zhì)因數(shù)（FoM）達到同類最佳。該系列器件如NVBG015N065SC1、NTBG015N065SC1、NVH4L015N065SC1 和NTH4L015N065SC 等是市場上采用D2PAK7L/TO247 封裝的具有最低RDS（on）的MOSFET。1200 V 和900 V N 溝道SiC MOSFET 芯片尺寸小，減少了器件電容和門極電荷（Qg 低至220 nC），從而減少電動車充電樁所需高頻工作的開關(guān)損耗。

圖1 1 200 V M1完整 SiC MOSFET 2 pack模塊

2   圖像傳感器賦能智能感知

隨著車輛向更先進的安全性和自主性的演變，車輛需要感知到車輛內(nèi)部、車輛周圍和遠離車輛的地方發(fā)生了什么，以主動采取行動保護車內(nèi)人員和車外行人。智能感知方案是先進安全和自主功能的核心，包括圖像傳感器、激光雷達等，它們是車輛的眼睛和耳朵，需要在所有照明條件下（白天、晚上、在明亮的陽光下駛?cè)? 駛出隧道等）和所有天氣條件下運行。傳感器的性能每一代都在提高，工作范圍也在擴大。今天的汽車圖像傳感器清晰度更高（>800 萬像素），動態(tài)范圍更高（>140 dB），改進的圖像質(zhì)量可更早檢測到易受傷害的道路使用者（VRU），且有更大的余量。此外，這種改進的性能正在為更高水平的安全和自動駕駛功能開辟道路，因為它能夠更好地檢測車道和道路上的危險物體，識別交通標(biāo)志的限速信息，區(qū)分交通燈的紅、黃、綠信號等。激光雷達（LiDAR）傳感器同樣有著類似的性能提升。這些多樣化和互補的感知模式使得車輛在所有天氣和駕駛條件下達到更高的自動化水平。

為支持從2、3 級自動駕駛躍遷到更高的等級和實現(xiàn)零交通事故，安森美半導(dǎo)體不斷提高傳感器在所有條件下的性能。作為第一大汽車圖像傳感器供應(yīng)商，安森美半導(dǎo)體提供的傳感器具備領(lǐng)先業(yè)界的高動態(tài)范圍、減少LED 閃爍（LFM）和微光靈敏度（如我們的230 萬像素AR0233AT 或830 萬像素AR0820AT），并不斷推動創(chuàng)新。安森美半導(dǎo)體用于LiDAR 的核心傳感器技術(shù)對單個光子敏感，同時還能在環(huán)境陽光直射條件下工作。硅光電倍增器（SiPM）是基于單光子雪崩二極管（SPAD）的探測器，使系統(tǒng)能夠探測到最遠的物體，即使它們的反射率極低（如圖2）。SPAD 陣列是飛行時間圖像傳感器，可以實現(xiàn)高分辨率的4D 成像，同時捕獲場景中所有點的深度數(shù)據(jù)和強度[ 如車規(guī)級ArrayRDM-0112A20-QFN 1x12 元素硅光電倍增管（SiPM）陣列]。

圖2 車規(guī)級SiPM陣列ArrayRDM-0112A20-QFN

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年8月期）