汽車電源的挑戰(zhàn)

電動汽車和混合動力汽車在汽車市場上占據一席之地，成為電子系統(tǒng)供應商感興趣的關鍵領域。自動駕駛和電動汽車等技術進步可能會增加電子元件的應用領域。

根據 Transparency Market Research 的數(shù)據，從 2017 年到 2025 年，全球汽車電子市場將以 19.0% 的復合年增長率增長，到 2025 年價值將超過 2200 萬美元。

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在這次采訪中，Littelfuse 的 Carlos Castro 帶我們了解了將電源管理與汽車行業(yè)聯(lián)系起來的不同方面。Carlos Castro 于 2015 年加入 Littelfuse，現(xiàn)任汽車電源全球營銷總監(jiān)。在加入 Littelfuse 之前，他在 Infineon Technologies 擔任應用工程師 12 年，并領導汽車部門的各種技術和產品營銷團隊。

描述 Littelfuse 功率半導體的最新更新。你大力推動的市場是什么？

我們在 2018 年完成了公司歷史上最大的收購，當時我們收購了 IXYS Corporation，這是功率半導體和集成電路市場的全球先驅。IXYS 專注于工業(yè)、通信、消費和醫(yī)療市場的中高壓功率控制半導體。此次收購為我們帶來了一些寶貴的戰(zhàn)略優(yōu)勢，包括更廣泛的技術平臺以及進一步擴展到工業(yè)和電子市場的能力。它還支持我們的功率控制產品組合長期滲透到汽車市場，并擴大我們可為全球客戶提供的每輛車功率半導體含量的百分比。

從本質上講，IXYS 是我們功率半導體業(yè)務的基石。它使我們成為功率半導體行業(yè)最強大的參與者之一，能夠利用我們的集體資源和產品組合來支持我們的客戶。現(xiàn)在我們已將 IXYS 整合到我們的運營中，它擴展了我們與高壓和半導體技術相關的工程專業(yè)知識和知識產權，并增加了我們在整個半導體行業(yè)的影響力，增加了我們的規(guī)模和數(shù)量。它使我們能夠重新繪制我們的功率半導體路線圖。

我們最新發(fā)布的一些技術包括 X-Class 系列 850V – 1000V 超結功率 MOSFET和X4-Class 系列 100V – 150V N 溝道超結功率 MOSFET，兩者均具有 HiPerFET? 選項。我們的競爭對手無法提供具有如此低漏源電壓的超結 MOSFET（圖 2）。

除了對 IXYS 的收購之外，我們還通過對 Monolith Semiconductor 的投資和收購來發(fā)展我們的功率半導體業(yè)務。我們于 2015 年開始與 Monolith 合作，并于去年年底完成收購。Monolith 專注于使用獨特的工藝架構開發(fā)碳化硅功率器件技術，該架構將硅晶圓廠中使用的標準、非差異化工藝塊與專有工藝步驟相結合，為成品器件提供性能優(yōu)勢。

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去年，Monolith SiC 肖特基二極管和 MOSFET 已從原型過渡到生產。我們擴大的功率半導體產品組合開辟了我們可以服務的市場，例如真正的高功率和高電壓產品，如我們的 IGBT 堆棧，用于軌道交通、電網、基礎設施、直流電機驅動器等市場。 另一方面，我們采用較小封裝的低壓產品使我們能夠服務于不同的市場，例如太陽能、電動汽車充電和工業(yè)機器人。

從各個方面來看，電動汽車都可以被認為是新的綠色技術。Littelfuse 在此應用程序中涉及多少？您正在做什么來改進技術，例如，電池電源管理的效率？

我們肯定會參與開發(fā)電動汽車技術，不僅從功率半導體的角度，而且從電路保護和傳感的角度來看也是如此。最好的例子之一是車載充電器，我們正在努力成為我們客戶需要的系統(tǒng)中幾乎所有組件的一站式商店。我們在那里擁有大量的功率半導體內容，并且還有其他在 EV 或 HEV 中的應用示例，例如主開關或輔助系統(tǒng)。我們還與電動汽車制造商合作開發(fā)高壓空調組件。對于電動汽車，越來越多的應用正在從 12 伏特轉向高壓電網。我們肯定參與了這項新的綠色技術以及我們正在采取的措施來提高整個電動傳動系統(tǒng)的效率。例如，我們正在努力優(yōu)化可用和成熟的硅技術，例如 IGBT，用于非常具體的應用，以降低功率損耗。我們的客戶要求我們做的是微調和優(yōu)化那些用于非常特定的混合動力和電動汽車應用的標準可用技術（圖 3）。

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GaN 或類似材料等新型半導體材料的未來如何？它們將如何影響電源解決方案的設計？

正如我提到的，我們專注于碳化硅。這在混合動力和電動汽車市場有很多應用，例如車載充電器、主逆變器、低壓和高壓電池之間的 DC-DC 轉換器。

碳化硅的好處在很大程度上取決于應用的要求。例如，對于混合動力汽車的車載充電器，通常在空間和重量方面有很多限制，因為混合動力汽車也有內燃機，因此沒有太多空間用于附加系統(tǒng)，例如車載充電器。因此，車載充電器必須盡可能小而輕。這就是碳化硅絕對提供巨大好處的原因，因為碳化硅提供非常高的效率，它可以減少損耗，并且您可以減小組件的尺寸，增加開關頻率。我們看到很多設計師評估和使用碳化硅作為車載充電器。

您認為未來哪些挑戰(zhàn)會影響汽車行業(yè)，您計劃如何改進您的產品套件以應對這些挑戰(zhàn)？

我更愿意將它們視為機遇而不是挑戰(zhàn)。我在兩個不同的領域看到了重大機遇：一個是自動駕駛，另一個是我所說的“電動汽車”，包括混合動力、電動汽車和其他技術。自動駕駛和電動汽車無疑正在改變傳統(tǒng)的移動性和客運概念。這不是我們在上個世紀看到的進化；這是一場革命。到目前為止，我們看到的是新的應用程序，新系統(tǒng)正在慢慢地被引入到大容量汽車中。我們現(xiàn)在看到的自動駕駛和電動汽車是完全不同的客運方式。

這兩個機會都引入了許多新的應用程序。這些新應用程序的要求與當前應用程序有很大不同。例如，如果我們談論自動駕駛，我們會看到在安全性和可靠性方面的要求要高得多。如果汽車自行駕駛，您不希望它有任何問題，而且，在電動汽車方面，現(xiàn)在在汽車中引入 400-500 伏，您遇到的問題與您遇到的問題大不相同在過去的 100 年里，汽車中只有 12 伏電池。

我們還看到越來越多的非傳統(tǒng)汽車客戶試圖通過這些新應用程序以及那些全新的技術參與到業(yè)務中。我們之前討論過碳化硅和其他現(xiàn)在被引入汽車的寬帶隙材料，以及其他類似 LiDAR（自動駕駛的基本傳感器技術）的材料。這對整個汽車界來說絕對是一個挑戰(zhàn)。

目前，我們正在制定擴展的半導體路線圖，功率半導體將在這些挑戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用。我們對汽車碳化硅、汽車高壓 MOSFET 和 IGBT 以及汽車柵極驅動器等產品感興趣。我們致力于成為功率半導體行業(yè)和功率半導體汽車行業(yè)的參與者。我們還將繼續(xù)擴展我們的產品組合和能力，不僅適用于功率半導體，還適用于電路保護和傳感。我們仍希望在盡可能多的領域開展業(yè)務，并成為這些汽車應用的一站式服務點。當我們與客戶交談時，我們希望與他們討論的不僅僅是電路的一部分，而是電路的最大部分?！　?/p>