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)境保護和減少碳排放的要求激勵了全世界的消費者購買新能源汽車。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)累計達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，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，同時傳統(tǒng)的汽車系統(tǒng)正在提高芯片采用率，這兩個因素導(dǎo)致汽車市場的需求強勁增長，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 個碳化硅項目，其中約 60% 是汽車項目。ST 預(yù)計2023 年的SiC 銷售收入將達到約12 億美元，2025 年實現(xiàn)20 億美元，到2030 年，有望實現(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，我們的新項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，因為汽車增加很多新功能和電動設(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、制造、封裝、測試到銷售和技術(shù)支持的整個半導(dǎo)體價值鏈。

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，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)汽的燃油車以機械部件為主，現(xiàn)在，越來越多的機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，還有另一個更值得關(guān)注的變化，是由新能源汽車和消費者的新出行習慣引起的變化。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)范圍遠遠超出傳統(tǒng)汽車。這種新型的車有點類似于帶著輪子的智能手機，通過以客戶為中心的方法、產(chǎn)品生命周期重新設(shè)計和數(shù)據(jù)驅(qū)動的體驗來開創(chuàng)新的收入來源。隨著造車新勢力進入市場，汽車制造商尋求更多的價值鏈控制權(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市場學到的經(jīng)驗，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平臺可以實現(xiàn)安全、實時的虛擬化，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，并顯著降低待機模式的功耗?！?/p>

對于如今的新能源汽車汽車來說，先進駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）可以說是每輛車的標配，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到的觀點和產(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為汽車ADAS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，ADAS 的市場熱度也越來越高，因為它可以協(xié)助人類駕駛員預(yù)防事故或避免危險行為或情況。在開發(fā)ADAS 時，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，我們認為 ADAS 仍將是車輛上的一個獨立的控制域，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)，嚴重影響了整個硬件的開發(fā)周期，主要原因有3 個：第1 個原因是系統(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事件的風險；第2 個原因是算法的計算量更大，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獲取所需數(shù)據(jù)，正確解釋數(shù)據(jù)；第3 個原因是軟件的復(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)點的開發(fā)階段開始，即采用一個可靠的安全基礎(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。ST 的Stellar數(shù)字平臺同樣加強了安全性。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功能與高計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)街醒胗嬎銌卧虯DAS。”

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、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格要求。

ST的產(chǎn)品范圍涵蓋典型的汽車遠程信息處理架構(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、實時數(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 將作為一個集成實時數(shù)據(jù)聚合、應(yīng)用虛擬化和零停機時間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)濟性。 我們的產(chǎn)品和技術(shù)讓汽車制造商能夠在整個汽車生命周期內(nèi)通過數(shù)字化開發(fā)和增值服務(wù)為用戶提供穩(wěn)健和改進的駕乘體驗。與此同時，ST 擁有世界一流的知識經(jīng)驗，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，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)合是一個大趨勢，在中國尤為明顯，而且發(fā)展非常快。 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，包括車隊管理或保險服務(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，同時為汽車制造商開創(chuàng)新的重要的收入來源。在這個領(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，同時實時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。總之，SiC 器件可用于設(shè)計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)前測試認證，ST 廣泛的SiC MOSFET、二極管和封裝將得到進一步豐富，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完全垂直整合的 SiC 價值鏈?！?/p>

EEPW；那么最后一個問題，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)的長遠目標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)是幫助我們實現(xiàn)2025—2027 年200億以上美元的收入目標的重要動力。

下面我詳細解釋一下這個大目標背后的戰(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。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，以及實時算力的需求?！?/p>

《本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年8月期）