《電子技術(shù)應(yīng)用》
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對標(biāo)ST、英飛凌

國產(chǎn)高邊開關(guān)的機(jī)遇和挑戰(zhàn),?
2023-12-11
來源:阿寶1990

-以下文章來源于與非網(wǎng)eefocus ,,作者李堅-

高邊開關(guān)(High-side switches)是指在負(fù)載和地(GND)之間用于控制電流流向的半導(dǎo)體開關(guān)。與傳統(tǒng)的低邊開關(guān)相比,高邊開關(guān)可以提供更好的負(fù)載控制,并且可以在高電壓系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更安全的斷電操作。在電動車和混合動力車等新能源汽車中,,由于工作電壓通常比傳統(tǒng)汽車高得多,因此高邊開關(guān)技術(shù)顯得尤為關(guān)鍵,。

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展,,特別是在電氣化和智能化領(lǐng)域,高邊開關(guān)技術(shù)的重要性愈發(fā)凸顯,。在這場革新的浪潮中,,高邊開關(guān)技術(shù)憑借其在車載電子系統(tǒng)中的多面作用和強(qiáng)大潛力,正逐步成為行業(yè)焦點(diǎn),。

2023年11月3日,,類比半導(dǎo)體在深圳舉辦了期待已久的“芯”品發(fā)布會。類比半導(dǎo)體市場總監(jiān)范天偉在會上接受了與非網(wǎng)記者采訪,。范天偉不僅展示了高邊開關(guān)的市場現(xiàn)狀和技術(shù)趨勢,,也展望了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來。范天偉表示,,類比半導(dǎo)體的創(chuàng)新驅(qū)動和嚴(yán)格的質(zhì)量控制,,正推動公司在全球科技舞臺上占據(jù)一席之地,特別是在高邊開關(guān)市場,。

【對標(biāo)ST等國際廠商,,高邊開關(guān)的市場機(jī)遇與挑戰(zhàn)】

隨著全球汽車工業(yè)的轉(zhuǎn)型,特別是新能源汽車(NEV)市場的迅猛發(fā)展,,高邊開關(guān)作為關(guān)鍵的功率半導(dǎo)體組件,,正迎來前所未有的增長機(jī)遇。根據(jù)中汽協(xié)官方數(shù)據(jù),2022年國內(nèi)汽車市場仍以燃油車為主,,銷量約為1997萬臺,但新能源汽車也已達(dá)到了驚人的1688萬臺,。在這樣的大環(huán)境下,,2022年高邊開關(guān)的需求量在14億至15億人民幣之間,按平均每顆1.2元人民幣計算,,市場規(guī)??捎^。

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2023年,,隨著新能源汽車需求的不斷增長,,特別是特斯拉率先取消保險絲、繼電器的行為,,使得高邊開關(guān)的市場看起來更為樂觀,。新能源汽車對能耗、安全性和舒適性的要求不斷提高,,驅(qū)動了單車高邊開關(guān)通道數(shù)的增長,。普通中檔新能源車型已經(jīng)需要大約90個高邊開關(guān)通道,而高端新能源車型需要達(dá)到120個,。類比半導(dǎo)體市場總監(jiān)范天偉表示,,預(yù)計2023年中國市場的高邊開關(guān)通道數(shù)將達(dá)到20億個左右,估算市場可觸摸規(guī)模將接近11億人民幣,。到2025年,,隨著新能源汽車的持續(xù)普及,預(yù)計高邊開關(guān)的市場容量將進(jìn)一步擴(kuò)大至25億到30億個通道,,對應(yīng)的市場可觸摸規(guī)模有望達(dá)到20億人民幣,。

在這一市場中,國際廠商憑借其先進(jìn)的BCD的VDMOS工藝,,涵蓋了從低阻抗至高阻抗全范圍的產(chǎn)品,,成為了市場的領(lǐng)跑者。根據(jù)去年國外幾家高邊開關(guān)出貨量計算,,在國內(nèi)大概有6.5億的銷售額,,高邊滲透率達(dá)到46%左右。

國內(nèi)廠商雖然起步較晚,,但也在高邊開關(guān)領(lǐng)域迅速追趕,。目前,國內(nèi)兩三家企業(yè)已經(jīng)開始推出自家的高邊開關(guān)產(chǎn)品,,盡管這些產(chǎn)品多聚焦于高Rdson,、小電流產(chǎn)品,且產(chǎn)品線較為分散,,但市場反響顯示,,本土企業(yè)在1通道,、2通道和4通道的高邊開關(guān)產(chǎn)品上已經(jīng)具備一定的市場競爭力。

【創(chuàng)新驅(qū)動,,類比半導(dǎo)體的三大發(fā)展策略】

在全球科技舞臺上,,類比半導(dǎo)體以其在模擬及數(shù)模混合芯片領(lǐng)域的專業(yè)實(shí)力嶄露頭角,。成立僅5年,,這家由一群從國際頂尖半導(dǎo)體公司歸來的本土工程師創(chuàng)辦的公司,已成為推動中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前行的強(qiáng)勁力量,。

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總部位于上海的類比半導(dǎo)體,,在上海張江、臨港,、蘇州,、深圳、西安,、北京,、杭州均設(shè)有研發(fā)和技術(shù)支持中心,其員工規(guī)模近150人,,75%以上是研發(fā)人員,。這一高比例的研發(fā)團(tuán)隊構(gòu)成,體現(xiàn)了公司對創(chuàng)新研發(fā)的巨大投入和堅定承諾,。

類比半導(dǎo)體專注于信號鏈,、電源管理、MCU/DSP等關(guān)鍵領(lǐng)域的芯片設(shè)計,,其產(chǎn)品廣泛服務(wù)于工業(yè),、通信、醫(yī)療,、汽車等多個重要市場,。公司的核心使命是提供高品質(zhì)的芯片,為世界科技化和智能化貢獻(xiàn)基礎(chǔ)性的芯片支持,。

2018年成立至今,,類比半導(dǎo)體在高端信號類產(chǎn)品和數(shù)模混合產(chǎn)品上已經(jīng)取得顯著成就,,并在新能源,、醫(yī)療、通訊等領(lǐng)域占據(jù)了一席之地,。如今,,類比半導(dǎo)體已經(jīng)形成包括模擬前端、線性產(chǎn)品、智能驅(qū)動,、電源管理,、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、音視頻等在內(nèi)的全面產(chǎn)品線,,并已有超過400多種型號的產(chǎn)品量產(chǎn),,品質(zhì)贏得了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。

近兩年來,,類比半導(dǎo)體積極轉(zhuǎn)向汽車電子芯片市場,,已成功量產(chǎn)多款車規(guī)級產(chǎn)品,,例如離手檢測AFE芯片,、直流有刷電機(jī)驅(qū)動器DR702/3Q、雙通道高邊驅(qū)動HD70152Q等,,并在EPB,、電門模塊、電動尾門,、天窗,、電動座椅等多個應(yīng)用場景中得到實(shí)際運(yùn)用。尤其值得一提的是,,車規(guī)級8通道半橋智能柵極驅(qū)動器DR7808Q,,入選了“中國芯”優(yōu)秀技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品。

在人員構(gòu)成上,,類比公司員工絕大多數(shù)來自于歐美的半導(dǎo)體制造商,,公司從事的是高端芯品產(chǎn)品的研發(fā)與創(chuàng)新。從測試測量設(shè)備的AFE芯片出發(fā),,類比半導(dǎo)體逐步拓展至通信行業(yè),,再到汽車、新能源和醫(yī)療領(lǐng)域,,已經(jīng)形成了460種產(chǎn)品型號的強(qiáng)大陣容,,覆蓋了多個行業(yè)的需求。

在汽車行業(yè),,類比公司盡管僅僅開始進(jìn)入,,但已迅速積累了大量終端客戶和部件廠商的合作,至今已設(shè)計進(jìn)150多家客戶系統(tǒng),,包括Tier1供應(yīng)商和整車制造廠,。在中國本土十大汽車公司中,已有八家采用了類比半導(dǎo)體的產(chǎn)品,,而在新能源領(lǐng)域的前十家企業(yè)中,,七家已經(jīng)采納了其解決方案。

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范天偉強(qiáng)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)立足之本,尤其是在半導(dǎo)體領(lǐng)域,,一項小的技術(shù)優(yōu)化都可能引起市場的大幅震動,。他指出,類比半導(dǎo)體通過減少待機(jī)功耗,,優(yōu)化Rdson,,增強(qiáng)Vclamp,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品性能的重大突破,。這不僅意味著能效的提高,,還帶來了產(chǎn)品壽命的延長和性能的穩(wěn)定性。

除此之外,,范天偉還總結(jié)了類比半導(dǎo)體的“快,、精、稀”策略所帶來的競爭優(yōu)勢:

  • 快速的市場響應(yīng)

在范天偉看來,,“快”不僅僅是產(chǎn)品開發(fā)的速度,,更關(guān)鍵的是市場響應(yīng)的速度?!翱焖夙憫?yīng)市場變化,,快速滿足客戶需求”,這是他不斷強(qiáng)調(diào)的原則,。他通過描述他們是如何縮短產(chǎn)品從研發(fā)到市場的周期,,展現(xiàn)了企業(yè)靈活高效的運(yùn)營能力。

  •  精準(zhǔn)的市場定位

范天偉提出,,對市場的深入了解和精準(zhǔn)定位是產(chǎn)品能否成功的關(guān)鍵,。對于半導(dǎo)體企業(yè)而言,這意味著要細(xì)分市場,,專注核心競爭力,,避免資源的無謂分散。以類比公司為例,,公司選擇在信號類產(chǎn)品和AFE產(chǎn)品上投入更多,,這些產(chǎn)品因技術(shù)壁壘高而避免了直接與巨頭企業(yè)的正面競爭,反而在特定細(xì)分領(lǐng)域取得了領(lǐng)先地位,。

  •  稀缺資源的占有

在“快,、精、稀”的策略中,,“稀”代表的是對稀缺資源的控制和占有,。范天偉認(rèn)為,把握并利用好稀缺性,,可以為企業(yè)帶來市場獨(dú)特性和議價能力,。例如,,在全球范圍內(nèi)芯片短缺的情況下,能夠保證產(chǎn)品供應(yīng)的企業(yè)無疑可以在談判中占據(jù)更有利的位置,。

【高邊驅(qū)動在新能源汽車中的關(guān)鍵優(yōu)勢】

隨著全球?qū)G色能源的轉(zhuǎn)型,,新能源汽車(NEV)市場迅猛發(fā)展,激發(fā)了對汽車電子半導(dǎo)體的高需求,。類比半導(dǎo)體的高邊驅(qū)動(High-Side Driver)系列產(chǎn)品的發(fā)布,,應(yīng)運(yùn)而生,被視為行業(yè)內(nèi)的一次重要技術(shù)更新和市場布局的戰(zhàn)略性步伐,。這些高邊驅(qū)動產(chǎn)品具有智能保護(hù),、控制精度和高集成度等特點(diǎn),它們在新能源汽車中的應(yīng)用越來越廣泛,。

范天偉強(qiáng)調(diào),,隨著新能源汽車對電子化、智能化要求的不斷提升,,電子控制系統(tǒng)的復(fù)雜性和可靠性要求也水漲船高,。他提到了高邊驅(qū)動在新能源汽車中的四大關(guān)鍵優(yōu)勢:

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可靠性與壽命:半導(dǎo)體開關(guān)比機(jī)械繼電器有著更長的使用壽命和更高的可靠性,。高邊驅(qū)動能在極其惡劣的工作環(huán)境下穩(wěn)定工作,,其設(shè)計壽命通常遠(yuǎn)超車輛的使用周期。

功耗與效率:高邊驅(qū)動技術(shù)的功耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)繼電器,,這對于新能源汽車而言尤其重要,,因為它們能夠更有效地利用有限的電能,提高整車的續(xù)航能力,。

控制的靈活性:高邊驅(qū)動可以通過軟件進(jìn)行精確控制,,使得汽車制造商可以輕松實(shí)現(xiàn)包括遠(yuǎn)程診斷、故障檢測,、實(shí)時監(jiān)控等智能功能,。

電磁兼容(EMC)性能:高邊驅(qū)動的設(shè)計減少了電磁干擾,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電子設(shè)備的兼容性,。

作為新一代汽車電子的核心組件,,隨著全球汽車行業(yè)向電氣化、智能化轉(zhuǎn)型,,高邊開關(guān)將在未來的汽車設(shè)計中扮演越來越重要的角色,。無論是在能效管理、功能安全,,還是在自動駕駛技術(shù)方面,,高邊開關(guān)都將是提升性能和可靠性的關(guān)鍵。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步和新材料的應(yīng)用,,可以預(yù)見高邊開關(guān)將會變得更加智能,、更加集成,,同時功耗和成本也會進(jìn)一步降低。集成更多傳感器和控制邏輯的高邊開關(guān)不僅能提供更加復(fù)雜的診斷能力,,還能夠支持更加高級的動態(tài)控制策略,,如能量回收和動態(tài)負(fù)載平衡等。

范天偉對與非網(wǎng)記者表示,,新一代智能汽車不僅需要在物理事故發(fā)生時保護(hù)乘員,,更要能夠通過先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動駕駛技術(shù)來預(yù)防事故的發(fā)生。在這樣的背景下,,高邊開關(guān)技術(shù)因其內(nèi)置的診斷功能和智能保護(hù)特性,,比傳統(tǒng)的保險絲和繼電器提供了更高級別的安全性。例如,,高邊開關(guān)可以準(zhǔn)確控制電流的大小,,快速響應(yīng)系統(tǒng)的過載和短路保護(hù)需求,從而在潛在的故障出現(xiàn)前,,防止電路損壞,。

除了安全性之外,高邊開關(guān)還具有極高的功能性,。它們可以通過微控制器精準(zhǔn)地控制電流,,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功率管理方案。這在節(jié)能和減排日益受到重視的今天,,對于提高汽車的能效和延長電池壽命至關(guān)重要,。此外,高邊開關(guān)具備的智能診斷功能,,可以幫助檢測和診斷系統(tǒng)中的各種問題,,減少維護(hù)成本,并提高汽車的可靠性,。

可靠性是衡量任何汽車電子系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)之一,。高邊開關(guān)能夠在惡劣的汽車環(huán)境下保持性能,包括高溫,、高壓和震動等條件,。與此同時,高邊開關(guān)技術(shù)的發(fā)展也在不斷地減少器件故障率(Failure In Time, FIT),,提升系統(tǒng)整體的可靠性,。在自動駕駛等要求極端可靠性的應(yīng)用中,高邊開關(guān)因其優(yōu)異的性能表現(xiàn)成為不可或缺的部件,。

最后,,雖然高邊開關(guān)技術(shù)在初期可能面臨較高的成本,但隨著生產(chǎn)量的增加和技術(shù)的成熟,,其成本效益正在逐步顯現(xiàn),。長遠(yuǎn)來看,,高邊開關(guān)可以通過減少維護(hù)成本、提高系統(tǒng)可靠性以及延長使用壽命來平衡初期的投入,。此外,,隨著汽車行業(yè)對于功能安全和節(jié)能減排要求的提高,高邊開關(guān)所帶來的長期經(jīng)濟(jì)效益將愈加明顯,。

【打破壟斷,,HD7xxxQ如何帶來技術(shù)創(chuàng)新】

類比半導(dǎo)體推出的車規(guī)級高邊驅(qū)動系列產(chǎn)品HD7xxxQ,打破了國際廠商在此領(lǐng)域的壟斷,。特別是在中國市場上,,這一系列產(chǎn)品的設(shè)計用于驅(qū)動車身控制域中的各種阻性、感性及容性負(fù)載,。這些產(chǎn)品提高了負(fù)載的靈活性和安全性,,同時增強(qiáng)了整車電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

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以HD7008Q單通道智能高邊驅(qū)動為例,,它具有輸入控制引腳兼容3V和5V CMOS接口,,適合汽車12V接地負(fù)載應(yīng)用,并集成了負(fù)載過流限制,、過溫保護(hù)等先進(jìn)保護(hù)功能,。它低至6.5mΩ的導(dǎo)通電阻RDS(ON)允許更大的電流通過,從而提升了熱性能和效率,。

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除了技術(shù)創(chuàng)新,,這一系列產(chǎn)品的市場表現(xiàn)同樣引人注目,。據(jù)報道,,HD7xxxQ系列產(chǎn)品已經(jīng)在國內(nèi)外市場取得了積極反饋,超過150家客戶認(rèn)可,,其中多家已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),,展示出了顯著的市場潛力。隨著中國汽車電子行業(yè)的成熟與壯大,,預(yù)期將有更多國產(chǎn)創(chuàng)新產(chǎn)品涌現(xiàn),,為汽車行業(yè)帶來更多可能性。類比半導(dǎo)體的高邊驅(qū)動系列產(chǎn)品,,覆蓋了從小型電子設(shè)備到大功率系統(tǒng)的廣泛需求,,標(biāo)志著類比半導(dǎo)體向汽車高端市場的拓展,填補(bǔ)了國內(nèi)高端汽車電子領(lǐng)域的空白,。

這些產(chǎn)品的推出,,不僅代表了技術(shù)上的創(chuàng)新,更是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在汽車電子領(lǐng)域自主創(chuàng)新能力和市場競爭力的提升的標(biāo)志,。HD7xxxQ系列的成功,,特別是在國內(nèi)市場的推廣和應(yīng)用,,證實(shí)了國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)品在高端汽車電子市場中的競爭力。

隨著5G,、人工智能(AI)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)的成熟,,汽車正逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ艿囊苿又悄芷脚_。高邊開關(guān)技術(shù)在提升車輛性能和乘員安全方面起著至關(guān)重要的作用,,并且是推進(jìn)汽車智能化和電氣化進(jìn)程的關(guān)鍵,。隨著技術(shù)不斷演進(jìn),預(yù)計高邊開關(guān)將推動我們進(jìn)入一個更高效,、更安全,、更智能的交通時代。

最后,,HD7xxxQ系列高邊驅(qū)動產(chǎn)品的成功上市,,標(biāo)志著中國企業(yè)在全球汽車電子技術(shù)領(lǐng)域邁出了重要一步。盡管ST意法半導(dǎo)體和Infineon英飛凌憑借技術(shù)優(yōu)勢在市場中領(lǐng)先,,但也為國內(nèi)廠商提供了進(jìn)入和擴(kuò)大市場份額的機(jī)會,。展望未來,預(yù)計類比半導(dǎo)體將繼續(xù)利用其技術(shù)實(shí)力和嚴(yán)格的質(zhì)量控制來推動中國汽車行業(yè)在全球的領(lǐng)先地位,。

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