-以下文章來源于與非網(wǎng)eefocus ,,作者李堅-
高邊開關(guān)(High-side switches)是指在負載和地(GND)之間用于控制電流流向的半導體開關(guān),。與傳統(tǒng)的低邊開關(guān)相比,高邊開關(guān)可以提供更好的負載控制,,并且可以在高電壓系統(tǒng)中實現(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)中的多面作用和強大潛力,,正逐步成為行業(yè)焦點。
2023年11月3日,,類比半導體在深圳舉辦了期待已久的“芯”品發(fā)布會,。類比半導體市場總監(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,,也展望了半導體產(chǎn)業(yè)的未來,。范天偉表示,類比半導體的創(chuàng)新驅(qū)動和嚴格的質(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ST等國際廠商,高邊開關(guān)的市場機遇與挑戰(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)鍵的功率半導體組件,正迎來前所未有的增長機遇,。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)模可觀,。
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到120個,。類比半導體市場總監(jiān)范天偉表示,預計2023年中國市場的高邊開關(guān)通道數(shù)將達到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,,預計高邊開關(guān)的市場容量將進一步擴大至25億到30億個通道,,對應的市場可觸摸規(guī)模有望達到20億人民幣。
在這一市場中,,國際廠商憑借其先進的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,高邊滲透率達到46%左右,。
國內(nèi)廠商雖然起步較晚,,但也在高邊開關(guān)領域迅速追趕,。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,,類比半導體的三大發(fā)展策略】
在全球科技舞臺上,類比半導體以其在模擬及數(shù)?;旌闲酒I域的專業(yè)實力嶄露頭角,。成立僅5年,這家由一群從國際頂尖半導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體產(chǎn)業(yè)前行的強勁力量,。
總部位于上海的類比半導體,在上海張江,、臨港,、蘇州、深圳,、西安,、北京、杭州均設有研發(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,。
類比半導體專注于信號鏈、電源管理,、MCU/DSP等關(guān)鍵領域的芯片設計,,其產(chǎn)品廣泛服務于工業(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基礎性的芯片支持。
2018年成立至今,,類比半導體在高端信號類產(chǎn)品和數(shù)?;旌袭a(chǎn)品上已經(jīng)取得顯著成就,,并在新能源、醫(yī)療,、通訊等領域占據(jù)了一席之地,。如今,類比半導體已經(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)界的廣泛認可,。
近兩年來,類比半導體積極轉(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、電動座椅等多個應用場景中得到實際運用,。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,。從測試測量設備的AFE芯片出發(fā),,類比半導體逐步拓展至通信行業(yè),再到汽車,、新能源和醫(yī)療領域,,已經(jīng)形成了460種產(chǎn)品型號的強大陣容,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,至今已設計進150多家客戶系統(tǒng),,包括Tier1供應商和整車制造廠,。在中國本土十大汽車公司中,已有八家采用了類比半導體的產(chǎn)品,,而在新能源領域的前十家企業(yè)中,,七家已經(jīng)采納了其解決方案。
范天偉強調(diào)技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)立足之本,,尤其是在半導體領域,,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,,類比半導體通過減少待機功耗,,優(yōu)化Rdson,增強Vclamp,,實現(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)了類比半導體的“快、精,、稀”策略所帶來的競爭優(yōu)勢:
快速的市場響應
在范天偉看來,,“快”不僅僅是產(chǎn)品開發(fā)的速度,更關(guān)鍵的是市場響應的速度,?!翱焖夙憫袌鲎兓焖贊M足客戶需求”,,這是他不斷強調(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)靈活高效的運營能力,。
精準的市場定位
范天偉提出,,對市場的深入了解和精準定位是產(chǎn)品能否成功的關(guān)鍵。對于半導體企業(yè)而言,,這意味著要細分市場,,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,,反而在特定細分領域取得了領先地位,。
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,。范天偉認為,,把握并利用好稀缺性,,可以為企業(yè)帶來市場獨特性和議價能力。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)了對汽車電子半導體的高需求。類比半導體的高邊驅(qū)動(High-Side Driver)系列產(chǎn)品的發(fā)布,,應運而生,,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,、控制精度和高集成度等特點,,它們在新能源汽車中的應用越來越廣泛。
范天偉強調(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:
可靠性與壽命:半導體開關(guān)比機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,其設計壽命通常遠超車輛的使用周期,。
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)動可以通過軟件進行精確控制,使得汽車制造商可以輕松實現(xiàn)包括遠程診斷,、故障檢測,、實時監(jiān)控等智能功能。
電磁兼容(EMC)性能:高邊驅(qū)動的設計減少了電磁干擾,,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電子設備的兼容性,。
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。
隨著半導體技術(shù)的進步和新材料的應用,,可以預見高邊開關(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)生時保護乘員,更要能夠通過先進的駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動駕駛技術(shù)來預防事故的發(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)可以準確控制電流的大小,快速響應系統(tǒng)的過載和短路保護需求,,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地控制電流,實現(xiàn)復雜的功率管理方案,。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),。長遠來看,高邊開關(guān)可以通過減少維護成本,、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域的壟斷。特別是在中國市場上,,這一系列產(chǎn)品的設計用于驅(qū)動車身控制域中的各種阻性,、感性及容性負載。這些產(chǎn)品提高了負載的靈活性和安全性,,同時增強了整車電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,。
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接地負載應用,,并集成了負載過流限制、過溫保護等先進保護功能,。它低至6.5mΩ的導通電阻RDS(ON)允許更大的電流通過,,從而提升了熱性能和效率。
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家客戶認可,,其中多家已實現(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,。類比半導體的高邊驅(qū)動系列產(chǎn)品,,覆蓋了從小型電子設備到大功率系統(tǒng)的廣泛需求,,標志著類比半導體向汽車高端市場的拓展,填補了國內(nèi)高端汽車電子領域的空白,。
這些產(chǎn)品的推出,,不僅代表了技術(shù)上的創(chuàng)新,更是中國半導體產(chǎn)業(yè)在汽車電子領域自主創(chuàng)新能力和市場競爭力的提升的標志,。HD7xxxQ系列的成功,,特別是在國內(nèi)市場的推廣和應用,證實了國產(chǎn)半導體產(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,,并且是推進汽車智能化和電氣化進程的關(guān)鍵。隨著技術(shù)不斷演進,,預計高邊開關(guān)將推動我們進入一個更高效,、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,標志著中國企業(yè)在全球汽車電子技術(shù)領域邁出了重要一步,。盡管ST意法半導體和Infineon英飛凌憑借技術(shù)優(yōu)勢在市場中領先,,但也為國內(nèi)廠商提供了進入和擴大市場份額的機會。展望未來,,預計類比半導體將繼續(xù)利用其技術(shù)實力和嚴格的質(zhì)量控制來推動中國汽車行業(yè)在全球的領先地位,。