助力新能源汽車企業(yè)把駕駛汽車變得更安全、更環(huán)保、更互聯(lián)

今年來，全球新能源汽車市場持續(xù)升溫，各國政府對環(huán)境保護(hù)和減少碳排放的要求激勵(lì)了全世界的消費(fèi)者購買新能源汽車。在全球新能源汽車增長的背景之下，我國也在新能源汽車領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，截止到2023 年7月3 日，我國的新能源汽車汽車產(chǎn)量已經(jīng)累計(jì)達(dá)2000萬輛，又迎來發(fā)展歷史的一次里程碑。我國新能源領(lǐng)域發(fā)展速度之快，就算著眼于世界也并不多見。在我國國內(nèi)，新能源電動車的滲透率已經(jīng)超過30%；在國際之上，我國汽車出口193.3 萬輛，同比增長80%，取代日本成為全球最大汽車出口國。

意法半導(dǎo)體汽車和分立器件產(chǎn)品部（ADG）戰(zhàn)略業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)LUCA SARICA

就在新能源汽車進(jìn)入發(fā)展的高速公路之際，我們《電子產(chǎn)品世界》有幸采訪到了新能源汽車領(lǐng)域上游的供應(yīng)商之一的，來自意法半導(dǎo)體汽車和分立器件產(chǎn)品部（ADG）戰(zhàn)略業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)LUCA SARICA 先生，為各位網(wǎng)友和讀者分享意法半導(dǎo)體對于新能源汽車領(lǐng)域的觀點(diǎn)，以及戰(zhàn)略布局和未來展望。

EEPW：今年第一季度意法半導(dǎo)體在汽車產(chǎn)品領(lǐng)域的增長迅速，請問ST認(rèn)為是什么原因?qū)е铝似嚇I(yè)務(wù)的快速增長呢？

LUCA SARICA：“汽車電動化和智能化趨勢推高車用半導(dǎo)體市場滲透率，同時(shí)傳統(tǒng)的汽車系統(tǒng)正在提高芯片采用率，這兩個(gè)因素導(dǎo)致汽車市場的需求強(qiáng)勁增長，符合過去幾年的趨勢預(yù)測。

ST 的汽車電動化和智能化戰(zhàn)略布局捷報(bào)頻傳。具體來說，在電動化方面，我們已和85 家客戶簽下了約130 個(gè)碳化硅項(xiàng)目，其中約 60% 是汽車項(xiàng)目。ST 預(yù)計(jì)2023 年的SiC 銷售收入將達(dá)到約12 億美元，2025 年實(shí)現(xiàn)20 億美元，到2030 年，有望實(shí)現(xiàn)50 億美元。傳統(tǒng)汽車電子市場仍然充滿活力，芯片普及率也在增加。在汽車智能化方面，SPC5 汽車MCU 系列依然是我們產(chǎn)品組合的制勝法寶。此外，我們最新的安全區(qū)平臺解決方案和電動汽車專用MCU，以及車載充電系統(tǒng)，也從多家汽車廠商贏得訂單。

在汽車電子市場，客戶需求仍然遠(yuǎn)高于我們的產(chǎn)能，尤其對某些產(chǎn)品來說。未來幾年，在市場需求更加多樣化的同時(shí)，我們的新項(xiàng)目提速也將更好地支撐市場需求。

在過去的10 年中，整車芯片平均成本提高了1 倍。在汽車市場電動化和智能化大趨勢下，這一數(shù)字近年來迅速提高。隨著消費(fèi)者對汽車的功能性和安全性要求提高，傳統(tǒng)車用芯片的市場滲透率也在提高。

相較于過去，因?yàn)槠囋黾雍芏嘈鹿δ芎碗妱釉O(shè)備，相同的傳統(tǒng)應(yīng)用需要更復(fù)雜、更多的芯片。在此背景下，作為半導(dǎo)體垂直整合制造商(IDM)，ST 有能力更好地控制和優(yōu)化從工藝開發(fā)、芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝、測試到銷售和技術(shù)支持的整個(gè)半導(dǎo)體價(jià)值鏈。

ST 有自己的內(nèi)部晶圓廠和封測廠，繼續(xù)投資研發(fā)有競爭力的專有技術(shù)和內(nèi)部產(chǎn)能，為客戶提供多種貨源和完整的供應(yīng)鏈?！?/p>

EEPW：面對如今新能源車企越來越多，那么新能源車企對比傳統(tǒng)燃油車企業(yè)，對于芯片的需求有什么不同嗎？

LUCA SARICA：“如今，新的綠色低碳出行概念為許多造車新勢力進(jìn)入市場打開了大門，尤其是在中國。這些市場新玩家專注于新能源汽車，以電動汽車為主。電動汽車采用功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)驅(qū)動和控制電機(jī)，為動力電池充電，并在車上轉(zhuǎn)換能量，這就需要在車內(nèi)使用大量的功率芯片，使用量比過去多很多。此外，傳統(tǒng)汽的燃油車以機(jī)械部件為主，現(xiàn)在，越來越多的機(jī)械部件正在被電子部件取代。綜合以上種種原因，新能源汽車中的電子元器件數(shù)量是傳統(tǒng)汽車的3 倍之多。

除了這一重大變化之外，還有另一個(gè)更值得關(guān)注的變化，是由新能源汽車和消費(fèi)者的新出行習(xí)慣引起的變化。從簡單交通工具向智能出行的轉(zhuǎn)變，開啟了與產(chǎn)品可靠性、質(zhì)量和安全性相關(guān)的各種選擇。新的出行趨勢和造車新勢力導(dǎo)致汽車供應(yīng)鏈出現(xiàn)了不可逆轉(zhuǎn)的變化。創(chuàng)新的造車新勢力與一級和二級供應(yīng)商、第三方、軟件開發(fā)商和半導(dǎo)體供應(yīng)商直接互動，在汽車市場中發(fā)揮著重要作用。它們正在推動車規(guī)半導(dǎo)體市場增長、汽車品牌差異化，以及客戶的購車熱情和品牌忠誠度。

新能源汽車集成的數(shù)字服務(wù)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)汽車。這種新型的車有點(diǎn)類似于帶著輪子的智能手機(jī)，通過以客戶為中心的方法、產(chǎn)品生命周期重新設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)驅(qū)動的體驗(yàn)來開創(chuàng)新的收入來源。隨著造車新勢力進(jìn)入市場，汽車制造商尋求更多的價(jià)值鏈控制權(quán)，獲得更多核心技術(shù)，以及與包括芯片供應(yīng)商在內(nèi)的技術(shù)供應(yīng)商建立更直接的業(yè)務(wù)關(guān)系。汽車制造商希望利用在消費(fèi)市場學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)，并愿意與供應(yīng)商合作為下一代汽車平臺開發(fā)技術(shù)和硬件，這對于他們未來能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化和市場成功至關(guān)重要。隨著汽車可能從私家車發(fā)展到在智能城市環(huán)境中行駛的無人駕駛車和共享汽車服務(wù)，汽車提供的服務(wù)數(shù)量將急劇增加。

ST的產(chǎn)品用于許多先進(jìn)的駕駛系統(tǒng)，汽車制造商可以利用我們在安全連接和傳感器技術(shù)方面的成功經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建出行服務(wù)平臺。我們致力于讓車輛更安全、更環(huán)保、更互聯(lián)；我們投資研制一種稱為FD-SOI（完全耗盡型絕緣體上硅）的集成嵌入式 PCM 非易失性存儲器( 相變存儲器) 的數(shù)字技術(shù)，今天，集成嵌入式PCM 的FD-SOI 是制造 ST Stellar 平臺的的關(guān)鍵技術(shù)。Stellar 是一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)字平臺，可滿足車輛上云的全部需求，是開發(fā)軟件定義汽車 (SDV) 的基礎(chǔ)平臺。這些軟件定義汽車的算力需求要是傳統(tǒng)汽車的10 倍多，使用 Stellar平臺可以實(shí)現(xiàn)安全、實(shí)時(shí)的虛擬化，免除應(yīng)用程序相互干擾。 此外，創(chuàng)新的雙圖像存儲可實(shí)現(xiàn)高效的軟件無線更新(OTA)，支持配置 PCM 單元結(jié)構(gòu)，在更新期間將內(nèi)存容量提高一倍，并顯著降低待機(jī)模式的功耗?！?/p>

對于如今的新能源汽車汽車來說，先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）可以說是每輛車的標(biāo)配，ST 作為一家半導(dǎo)體公司，長期為ADAS 市場提供著高質(zhì)量的產(chǎn)品，對于ADAS 領(lǐng)域自然也有著自己獨(dú)到的觀點(diǎn)和產(chǎn)品。

EEPW：近幾年汽車ADAS領(lǐng)域十分熱門，但近幾年也有不少因?yàn)槠嘇DAS功能所引發(fā)的交通事故，大眾對于輔助駕駛的前景的評價(jià)可以說是十分一般。請問ST如何看待ADAS領(lǐng)域的未來發(fā)展？

LUCA SARICA：“今天，自動駕駛在特定市場和應(yīng)用領(lǐng)域被視為一種最佳技術(shù)，例如：無人駕駛出租車。與此同時(shí)，ADAS 的市場熱度也越來越高，因?yàn)樗梢詤f(xié)助人類駕駛員預(yù)防事故或避免危險(xiǎn)行為或情況。在開發(fā)ADAS 時(shí)，汽車的所有功能都需要專門的資源和新的開發(fā)理念。因此，我們認(rèn)為 ADAS 仍將是車輛上的一個(gè)獨(dú)立的控制域，不太可能與其他控制域整合。ADAS給開發(fā)者帶來多大挑戰(zhàn)，嚴(yán)重影響了整個(gè)硬件的開發(fā)周期，主要原因有3 個(gè)：第1 個(gè)原因是系統(tǒng)冗余，輔助駕駛功能的廣泛采用和自動駕駛的引入進(jìn)一步提高了安全的重要性。汽車制造商采用系統(tǒng)冗余的情況越來越多，這意味著每個(gè)系統(tǒng)使用的芯片數(shù)量比以往更多，以最大限度地降低危險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)；第2 個(gè)原因是算法的計(jì)算量更大，這些算法要快速處理海量的傳感器數(shù)據(jù)，作出決策或提供指引。算力提高后可確保系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取所需數(shù)據(jù)，正確解釋數(shù)據(jù)；第3 個(gè)原因是軟件的復(fù)雜性提高，增加嵌入式功能，這些需求通常來自消費(fèi)市場。

ST 始終將功能安全放在首位，從作為車輛安全關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的開發(fā)階段開始，即采用一個(gè)可靠的安全基礎(chǔ)平臺開發(fā)汽車芯片。為了完善ADAS 器件的不足，ST 提供ASIL-D 級別的SPC5 系列MCU。

當(dāng)然，ST 的安全技術(shù)不止于ADAS，而是部署在軟件定義車輛 (SDV) 的所有關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。ST 的Stellar數(shù)字平臺同樣加強(qiáng)了安全性。該平臺是一系列創(chuàng)新的MCU 和SoC 芯片，結(jié)合了可靠的基本安全保護(hù)功能與高計(jì)算性能和嵌入式硬件虛擬化管理功能。 這些特性可以簡化在同一處理器上集成多個(gè)供應(yīng)商的軟件，并優(yōu)化性能，降低功耗。Stellar 面向未來的連接功能和高速以太網(wǎng)技術(shù)可以確保數(shù)據(jù)從不同傳感器和ECU 高速、安全、可靠的傳輸?shù)街醒胗?jì)算單元和ADAS?！?/p>

EEPW：那么ST 都有哪些ADAS相關(guān)的解決方案？能為我們介紹一下相關(guān)產(chǎn)品嗎？以及其在實(shí)踐中得到了哪些具體的成果和應(yīng)用案例？

LUCA SARICA：“我們支持客戶開發(fā)安全性更高的汽車，并提供各種高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 產(chǎn)品和解決方案，例如，雷達(dá)、影像傳感器、高性能 ADAS處理器電源管理，以及自適應(yīng)照明系統(tǒng)等。我們與該領(lǐng)域主要的參與者合作，包括與ADAS 視覺系統(tǒng)廠商MobilEye，開發(fā)先進(jìn)的ADAS 技術(shù)產(chǎn)品，滿足安全關(guān)鍵型汽車解決方案對耐變性和性能的嚴(yán)格要求。

ST的產(chǎn)品范圍涵蓋典型的汽車遠(yuǎn)程信息處理架構(gòu)，例如，GNSS 車輛定位設(shè)備、車輛慣性監(jiān)測傳感器、碰撞檢測傳感器、安全的車間車路通信基礎(chǔ)設(shè)施 (V2X)連接解決方案。今天，ADAS 和新的 E/E 架構(gòu)需要更大的算力，集成分布式傳感器和執(zhí)行器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信、無線軟件更新(OTA) 等。這些趨勢都帶來了提高系統(tǒng)復(fù)雜性、可靠性和安全性的多重挑戰(zhàn)。隨著汽車轉(zhuǎn)向新的區(qū)域控制架構(gòu)，ADAS 采用率正在快速提高。為此，ST的Stellar 系列高性能多核汽車MCU 將作為一個(gè)集成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)聚合、應(yīng)用虛擬化和零停機(jī)時(shí)間OTA 軟件更新的硬件平臺，以滿足汽車品牌和合作伙伴的需求。

ST 解決方案獨(dú)特之處在于，雙圖像存儲功能支持配置PCM 單元結(jié)構(gòu)，在軟件無線更新期間將內(nèi)存容量提高一倍，從而提供更高的效率和經(jīng)濟(jì)性。 我們的產(chǎn)品和技術(shù)讓汽車制造商能夠在整個(gè)汽車生命周期內(nèi)通過數(shù)字化開發(fā)和增值服務(wù)為用戶提供穩(wěn)健和改進(jìn)的駕乘體驗(yàn)。與此同時(shí)，ST 擁有世界一流的知識經(jīng)驗(yàn)，能夠有效地提高配電性能。為滿足市場日益提高的對配電的能效、診斷和智能的需求，ST 利用VIPower 技術(shù)在高邊驅(qū)動器、智能功率開關(guān)和電子熔絲中集成控制電路和功率級，例如，STi2Fuse 系列產(chǎn)品?！?/p>

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的延伸概念，它利用新一代信息和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了車外與車內(nèi)、車與車、車與路、車與人以及車與服務(wù)平臺之間的全方位網(wǎng)絡(luò)連接。車聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是提升汽車的智能化水平和自動駕駛能力，構(gòu)建汽車和交通服務(wù)的新型業(yè)態(tài)，以提高交通效率，改善駕乘體驗(yàn)，并為用戶提供智能、舒適、安全、節(jié)能、高效的綜合服務(wù)。其中，網(wǎng)絡(luò)連接、汽車智能化和服務(wù)新業(yè)態(tài)是車聯(lián)網(wǎng)的3 個(gè)核心要素。而如今，我國的車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)走過了起步階段，目前正在經(jīng)歷與5G 深度融合的階段。ST 作為一家老牌的半導(dǎo)體供應(yīng)商，自然也是將我國車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展看在眼里，并推出了許多針對車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品和解決方案。

EEPW：ST 都有哪些車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的解決方案？能為我們介紹一下相關(guān)產(chǎn)品嗎？以及其在實(shí)踐中得到了哪些具體的成果和應(yīng)用案例？

LUCA SARICA：“車聯(lián)網(wǎng)與新能源汽車相結(jié)合是一個(gè)大趨勢，在中國尤為明顯，而且發(fā)展非?？?。 車聯(lián)網(wǎng)主要是與配備 ADAS、T-box 和語音交互系統(tǒng)等許多其他功能的網(wǎng)聯(lián)車輛有關(guān)。 網(wǎng)聯(lián)車輛為多種服務(wù)打開了大門，包括車隊(duì)管理或保險(xiǎn)服務(wù)（專用T-box）。最重要的是，網(wǎng)聯(lián)車輛允許車企通過應(yīng)用程序部署服務(wù)，獲得巨大好處，并改善駕駛員和乘客的用車體驗(yàn)，同時(shí)為汽車制造商開創(chuàng)新的重要的收入來源。在這個(gè)領(lǐng)域，ST 提供多種技術(shù)，例如，T-box 專用處理器和高精度車輛定位GNSS 系統(tǒng)。值得一提的是，ST 的STELLAR數(shù)字平臺聚焦汽車向軟件定義汽車 (SDV) 的轉(zhuǎn)型，使得網(wǎng)聯(lián)車輛能夠本地支持 OTA 無線更新功能，同時(shí)實(shí)時(shí)處理和管理與新服務(wù)和復(fù)雜軟件相關(guān)的大量數(shù)據(jù)。

EEPW：我們注意到近期ST大舉加強(qiáng)了SiC方向的投資和合作，SiC在汽車電子的應(yīng)用中存在什么獨(dú)特的優(yōu)勢呢？

LUCA SARICA：“與傳統(tǒng)硅技術(shù)相比，碳化硅的功率處理性能更好，可以補(bǔ)充硅基芯片的不足，適用用于汽車和工業(yè)領(lǐng)域。SiC 的電壓處理能力和開關(guān)頻率高于硅材料，系統(tǒng)能效更高，開關(guān)速度更快，功率損耗更低，熱管理效率更強(qiáng)?？傊?，SiC 器件可用于設(shè)計(jì)功率密度更高而尺寸更小的輕量化電源。SiC 功率器件可用于電動汽車的重要電源系統(tǒng)，包括電驅(qū)逆變器、車載充電機(jī)和直流變壓系統(tǒng)。它也是充電站的理想選擇。我們于2004 年推出了第1 款SiC 二極管，經(jīng)過幾年的技術(shù)研發(fā)，2014 年推出并量產(chǎn)碳化硅MOSFET，成為市場龍頭。今年，我們的SiC 業(yè)務(wù)有望帶來約12 億美元營收。

此外，作為IDM，我們的目標(biāo)是到 2024 年，40%的SiC 晶圓采用公司內(nèi)部生產(chǎn)的晶圓襯底。目前，ST在意大利和新加坡分別有 SiC 晶圓廠，我們正在意大利建設(shè)一個(gè)綜合性的8 英寸SiC 襯底制造廠，最近又剛剛宣布與三安光電合資在重慶建立一家新的8 英寸碳化硅器件制造廠。這些投資將有力支持市場對汽車電動化以及工業(yè)電源和能源應(yīng)用的不斷增長的需求。ST 也在大力投資技術(shù)創(chuàng)新。隨著我們的第四代SiC MOSFET 通過產(chǎn)前測試認(rèn)證，ST 廣泛的SiC MOSFET、二極管和封裝將得到進(jìn)一步豐富，此外，全面創(chuàng)新的第五代SiC器件也已處于研發(fā)階段?！?/p>

中國市場在ST 的發(fā)展戰(zhàn)略中占有重要地位，在中國市場滲透率，以及與主要市場參與者和原始設(shè)備制造商的長期合作關(guān)系，給我們帶來巨大的競爭優(yōu)勢。我們還利用技術(shù)和創(chuàng)新力，通過伙伴關(guān)系和業(yè)務(wù)合作，應(yīng)對中國市場上的新趨勢。我們最近公布了與三安光電成立合資企業(yè)的消息。結(jié)合晶圓合資廠、三安未來建設(shè)的8 英寸碳化硅襯底廠、以及ST 現(xiàn)有的深圳封測廠，ST將有能力為中國客戶提供一個(gè)完全垂直整合的 SiC 價(jià)值鏈?！?/p>

EEPW；那么最后一個(gè)問題，我想問一下，對于未來的汽車電子市場，ST的戰(zhàn)略方向是什么呢？都做了哪些布局呢？

LUCA SARICA：“我們汽車業(yè)務(wù)的長遠(yuǎn)目標(biāo)是幫助汽車制造商把駕駛汽車變得更安全、更環(huán)保、更互聯(lián)，同時(shí)改善汽車的功能，降低車輛總擁有成本。我們在汽車電動化和數(shù)字化領(lǐng)域位居前列，并致力于保持我們在汽車創(chuàng)新領(lǐng)域的優(yōu)勢地位。在過去幾年中，我們針對新的汽車架構(gòu)和技術(shù)要求推出了同類一流的產(chǎn)品組合，推動了公司整體營收的增長。我們預(yù)計(jì)ST 將繼續(xù)拓展核心業(yè)務(wù)，汽車業(yè)務(wù)是幫助我們實(shí)現(xiàn)2025—2027 年200億以上美元的收入目標(biāo)的重要動力。

下面我詳細(xì)解釋一下這個(gè)大目標(biāo)背后的戰(zhàn)略布局。今天，世界正處于從傳統(tǒng)燃油汽車向電動汽車和網(wǎng)聯(lián)汽車的過渡階段。連同整車芯片成本持續(xù)增長，這一大趨勢為半導(dǎo)體供應(yīng)商帶來大量商機(jī)。如今，在一輛傳統(tǒng)汽車上，芯片成本約550 美元，而在新出現(xiàn)的電動汽車和軟件定義汽車上，芯片成本達(dá)到1300 美元左右。作為一家銳意創(chuàng)新的汽車半導(dǎo)體公司，為支持為客戶順利完成汽車電動化和網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型，ST 在電動汽車和寬禁帶半導(dǎo)體（如碳化硅和最近的氮化鎵）等新技術(shù)和解決方案領(lǐng)域投入了大量資金。

今天，我們是汽車行業(yè)的領(lǐng)跑者，擁有市場先進(jìn)的解決方案，支持開發(fā)超高效的電動汽車。我們同樣專注于汽車智能化，通過投資集成嵌入式PCM 非易失性存儲器（相變存儲器）的FD-SOI技術(shù)，支持汽車向軟件定義車輛的過渡。今天，F(xiàn)D-SOI 和ePCM是ST Stellar平臺的關(guān)鍵制造技術(shù)。這款統(tǒng)一的 MCU 平臺解決了汽車對云連接、軟件定義汽車，以及實(shí)時(shí)算力的需求?！?/p>

《本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年8月期）