CASE潮流推動車規(guī)器件升級，東芝電子賦能汽車電子推動汽車電氣化革新

電子發(fā)燒友網報道（文/李寧遠）近年來在“雙碳”目標的指引下，電力電子應用場景和市場需求正經歷著翻天覆地的變化和升級，從消費電子到智能工業(yè)到汽車電子，高效能應用的電力電子產品已經成為發(fā)展的主流。同時隨著汽車電氣化、智能化、網聯(lián)化浪潮來襲，汽車電子在汽車整車成本中的占比快速提升，汽車電子開始接力消費電子，成為半導體產業(yè)發(fā)展的重要增長點。

在2023 NEAS CHINA展上，東芝電子應邀參會帶來了諸多汽車電子領域的創(chuàng)新設計與應用。電子發(fā)燒友網也邀請到東芝電子分立器件應用技術部經理成棟參與采訪，就汽車電子行業(yè)的變化、汽車電子相關應用案例以及汽車電子未來的發(fā)展相關問題進行了深入交流。

東芝電子分立器件應用技術部經理成棟

汽車應用CASE潮流推動車規(guī)半導體升級

東芝電子作為是汽車電子行業(yè)老牌資深玩家，對汽車行業(yè)的變化有更深的體會，東芝電子分立器件應用技術部經理成棟表示現在的汽車市場，尤其是中國汽車市場正掀起一場CASE潮流，CASE相關應用有著不少機會。

CASE即Connectivity聯(lián)網、Autonomous自動化、Sharing and Service分享與服務，以及Electric電動化的縮寫，是當下汽車行業(yè)發(fā)展的四大主流趨勢。CASE帶來的變革對半導體產品提出了更安全更可靠的要求。憑借更高可靠性的產品，才能滿足汽車電子不斷變化的需求。

在CASE潮流下，東芝電子正在通過調整業(yè)務板塊，實現業(yè)務的持續(xù)性增長。在功率半導體領域，東芝電子持續(xù)加大了投資，通過先進技術的研發(fā)以及更多的產能來實現業(yè)務的增長。為了增加產能，東芝加快了12英寸功率半導體的投入。根據成經理介紹，目前第1條產線已經量產，明年第2條產線也將投產，第2條產線全面投產后，硅功率半導體產能將比現在高出3倍以上，這將大大地緩解供需矛盾。

和12英寸硅晶圓一起展示的還有6英寸碳化硅晶圓以及用于xEV變頻器的新封裝產品。這種雙面散熱的高散熱封裝有助于提高車載逆變器的功率密度，同時由于內置了RC-IGBT，該產品還能幫助逆變器實現小型化。成經理表示，目前東芝也正在討論是否將SiC MOSFET搭載到其中。

應用設計持續(xù)創(chuàng)新，東芝如何為汽車電子賦能？

采訪期間，成經理介紹了本次展會上東芝帶來的眾多汽車電子領域的應用，如以太網橋接芯片方案、48V到12V雙向DC-DC轉換器方案、LED 車頭燈方案、車載USB充電/無線充電方案。

隨著高級功能需求和數據需求的不斷增加，車內通訊總線需要支持起高級功能所需且日益增長的數據連接要求，數據量的增長倒逼了設計人員需要對車輛的電氣/電子架構做出重大改動，以滿足日益增長的傳輸數據量和傳輸速度，車載以太網開始應用得越來越多。

為了解決現在復雜的由可靠傳輸標準和實時數據傳輸支撐的車載通信系統(tǒng)設計，東芝基于TC956x系列車載網絡系統(tǒng)以太網橋接IC提供了高速通信的解決方案，能實現最高10Gbps的高速數據通信。該系列配置了多種外圍接口，可以與SoC以及PHY芯片連接，同時該系列符合以太網AVB/TSN標準，能夠實現超低延時為車內高速通訊賦能。

眾所周知，現在新能源汽車內各種各樣的用電設備越來越多，例如音響、點煙器、顯示器等等的娛樂與物聯(lián)網用電設備，同時汽車在行駛中也需要車燈、汽車電腦等等必要的用電設備。這些用電設備的電源在傳統(tǒng)汽車中是由汽車發(fā)動機提供動力的車載發(fā)電機提供，而在新能源汽車中則是由DC-DC轉換器提供。

DC-DC轉換器作為新能源汽車的重要組成部分之一，其性能的好壞直接影響到整個汽車的性能，同時它作為橋梁，連接起了新能源汽車高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)，其轉化效率與整車油耗息息相關。

本次展會上東芝展出的高效率DC-DC轉換器方案，采用雙面散熱封裝，開關部分配置了大電流低損耗MOSFET，電荷泵則內置柵極驅動芯片以實現更高的轉換效率。成經理介紹道，DC-DC中功率半導體器件是能源變換與傳輸的核心，是提高用電效率和質量實現高效節(jié)能和綠色環(huán)保的關鍵技術支撐。東芝能提供以L-TOGL、DSOP Advance（WF）封裝為首的豐富車載MOSFET產品線，為客戶設計出最佳的車載DC-DC賦能。

此外東芝展出的LED 車頭燈方案、車載USB充電/無線充電方案也是各有特色。LED車頭燈方案采用了LED獨立控制技術和電源控制技術，同時在先進的自適應遠光燈系統(tǒng)上使用了小型低導通電阻產品，既有助于實現設備的小型化也能降低車燈功耗。

車載USB充電/無線充電方案配置了采用可支持自動光學檢測的可潤濕側翼（WF）結構的小型化MOSFET，為USB Type-C電源電路小型化賦能的同時實現了95.5%（45W負載）的高效率。

通過器件、設計、整體解決方案的不斷創(chuàng)新，東芝持續(xù)為多樣的汽車電子應用賦能提供可靠成熟的方案。

日新月異的電機驅控設計，東芝全面推動汽車電氣化革新

現在的新能源汽車有很多電機應用的地方，覆蓋閉合系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、發(fā)動機、智能座艙、轉向與底盤等。未來汽車中，隨著汽車電氣化和智能化的發(fā)展，汽車上用到的電機數量還會增加，有些新能源汽車上用到的電機數量甚至會超過200個。

“電機控制與驅動，是汽車電氣化的核心”，成經理表示，“在電機控制領域，東芝擁有獨有的3相電機控制技術，可實現低振動、低噪音、高效率?；谠?相無刷電機控制技術，提
供無需外部MCU即可控制電機的預驅動器IC解決方案。還有多種具有高散熱小型化的功率分立器件可供選擇，這些功率分立器件對于電機驅動都是至關重要?！闭箷蠔|芝也帶來了相關方案的展示。

面向車載各種電氣化需求，東芝針對車載各類泵類的應用，推出了采用硬件無感控制的產品；面向暖通空調，推出了采用正弦波驅動技術的產品；針對EPS應用，推出了具有安全功能要求的有感控制產品。

成經理特別介紹了用于汽車的智能功率器件IPD，IPD在單一芯片上集成了輸出階段的功率MOSFET或IGBT以及控制輸出階段的電路，有著緊湊、輕量和功率高效的特點。東芝車載IPD芯片在小封裝內集成了眾多保護和診斷功能的高低邊開關和功率器件柵極驅動，可用于車身控制和動力總成控制，以及包括這幾年快速發(fā)展起來的ADAS。

如同其他功率器件，IPD的導通電阻是重要的衡量指標，尤其是在IPD小型化的趨勢下想要實現更低的導通電阻并不簡單。對此成經理解釋道，“東芝IPD內部通過采用BiCD（雙極CMOS/DMOS）工藝，實現了低導通電阻，有助于降低車載ECU功耗并實現小型化”。

當談到現在汽車電子的功能安全冗余設計時，成經理還分享近期他所見到的新設計趨勢。傳統(tǒng)的車載電機冗余配置做兩套板上系統(tǒng)，確保一套系統(tǒng)故障時另一套能繼續(xù)驅動電機。而現在已經有整車廠為了功能安全不僅板上做兩套冗余，配套電機也做兩套冗余?？梢娖囶I域對于安全可靠的重視，這也意味著新能源汽車對于高可靠性半導體產品的看重，高可靠性的器件才能滿足汽車電子不斷變化的需求。

寫在最后

汽車電子作為半導體產業(yè)發(fā)展的重要增長點，是半導體廠商聚焦的重要戰(zhàn)場。在車載應用的不斷升級發(fā)展中，東芝電子表示將持續(xù)聚焦于汽車電子，提供模擬、互聯(lián)、分立、邏輯和電源管理等豐富的半導體產品，努力提高汽車類相關產品的可靠性和便利性。