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ST发起SiC攻势 助力电动车发展

2019-06-18
关键词: ST SiC

  车用功率模块(当前的主流是IGBT)决定了车用电驱动系统的关键性能,同时占电机逆变器成本的40%以上,是核心部件。目前,IGBT约占电机驱动器成本的三分之一,而电机驱动器约占整车成本的15~20%,也就是说,IGBT占整车成本的5~7%。2018年,中国新能源汽车销量按125万辆计算的话,平均每辆车大约消耗450美元的IGBT,所有车共需消耗约5.6亿美元的IGBT。虽说IGBT在新能源领域红得发紫,但是SiC也不甘示弱,未来如何发展也不好定论。

  SiC的优点在于:

  1、SiC器件的工作结温在200℃以上,工作频率在100kHz以上,耐压可达20kV,这些性能都优于传统硅器件;

  2、SiC器件体积可减小到IGBT整机的1/3-1/5,重量可减小到40-60%;

  3、SiC器件还可以提升系统的效率,进一步提高性价比和可靠性。在电动车的不同工况下,SiC器件与IGBT的性能对比情况显示了在不同工况下,SiC的功耗降低了60-80%,效率提升了1-3%,SiC的优势可见一斑。

  为了让新能源车有更长的电池续航力,增加电池模块以提高电压和空间需求,SiC (Silicon-Carbide)功率元件除了在大功率高电压范围性能表现优秀,也有体积较小优点,适合电动汽车弹性应用。而日本大厂如三菱(Mitsubishi)、富士电机、罗姆(Rohm)、瑞萨电子(Renesas);车用厂商电装(Denso)与丰田(Toyota)等皆在SiC功率元件发展许久,加上德州仪器(TI)、恩智浦(NXP)及博世(Bosch)等IDM大厂及中国厂商皆有布局策略,市场竞争激烈度可想而知。

  然而实现技术跃进最简单直接的做法就是并购整合,这已经作为巨头的一大发展利器,伴随着自动驾驶、电动车、先进驾驶辅助系统(ADAS)、车联网(V2V/V2X)与车载娱乐服务系统的发展,均需要高效能处理器及感测器,促使了不少厂商开始转向车用半导体领域发展,这也是引发半导体厂商展开异业整并的一大动机。

  ST也不甘示弱,在2025年他们将向着30%的市场份额这一目标发起冲击。为此ST正在进行功率半导体攻势。目前,在功率半导体市场,意法半导体虽位居英飞凌之后,但它希望通过公开发布旗下的下一代功率半导体——SiC,来捕获来自电动汽车的需求,争夺榜首。

  收购瑞典碳化硅晶圆制造商Norstel AB(“Norstel”)则是ST的重大举措。收购完成后,意法半导体将在全球产能受限的情况下控制部分SiC器件的整个供应链。SiC是硅厂商为解决汽车电气化所需的高功率和高效率而逐渐采用的宽频带技术之一。意法半导体是目前唯一一家大规模生产汽车级SiC的半导体公司,他们希望在工业和汽车应用的数量和广度上建立在SiC方面的强劲势头,以继续保持在市场上的领先地位,收购Norstel的多数股权是加强公司SiC生态系统的又一步行动,者将增强ST的灵活性、提高产量和质量,并支持ST的长期碳化硅路线图和业务。

  这还不算完,ST将在意大利新建一座300mm的晶圆厂,计划2021年量产,支持BCD,IGBT和电源技术领域。

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  多方合作发展黑科技 将更多的硅元素注入ADAS

  据统计,2000年汽车电子占整车的成本仅为20%,如今已经占到了30%以上,2030年可望达到一半以上。根据相关数据预测,到2020年,车用半导体营收将以整体芯片市场数倍的速度增长,很多半导体企业都将汽车电子视为最重要的主战场。

  基本上,车用半导体大致可分为微控制器(MCU)、特定应用标准产品(ASSP)、特定应用集成电路(ASIC)、模拟(Analog)与功率半导体(Transistor)、传感器(Sensor)等。作为世界上最大半导体公司之一的意法半导体,他们的汽车用半导体产品覆盖非常广泛,包括安全、动力总成、车身、车载信息服务。其中安全相关的产品占有的比重越来越大了,实际上安全也成为汽车半导体最重要的市场。硅产品也在增加,这主要是受到两个趋势的推动,特别是在汽车电子领域,车内应用的数字化和车内电子产品的电气化。ST也在不紧不慢的为快速变化的汽车市场备足了各种黑科技。

  ST+ Mobileye= EyeQ

  意法半导体在汽车上的营收有四分之三都来自强大的汽车市场部门,这个部门的产品包罗万象:车载音频、内燃机动力系统、被动安全和车体等等。举例来说,意法宣称自己的ASIC/ASSP(用于引擎控制)市场占有率高达 33%,音频放大器 40%,无线电射频和视觉系统(用于 ADAS)达到 30%,而汽车照明则为恐怖的 45%。虽然这些产品可能不直接与自动驾驶汽车沾边,但在不同领域的技术积累让意法成了 Mobileye 等巨头寻找合作伙伴时的最佳人选。

  

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  Mobileye 和英特尔在汽车行业其实没有什么经验,它们的绝招是算法和计算。意法半导体能凭借自己在汽车行业的根基整合英特尔/Mobileye 的知识产权(算法),同时完成后续的生产管理和视觉处理器测试等工作。此外,意法还有能力保证 Mobileye 的 EyeQ 芯片满足所有车用级产品的安全要求。

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  Mobileye的新一代视觉处理器 EyeQ5这款芯片将主攻 L4/L5 市场。在此前的 EyeQ4上,意法半导体一直是Mobileye 的代工方,而它们的 28nm FD-SOI 技术已经成了合作伙伴的定心丸。据了解,新的 EyeQ5 代工厂换成了芯片代工巨头台积电(TSMC),而制程工艺也用了新的 FinFET。不过这并不意味着意法半导体失宠,它与台积电也有紧密的合作关系,而且与英特尔/Mobileye 的合作已扩展至还未发布的 EyeQ6,这款芯片专为 Level 5 自动驾驶汽车而来,将于 2020 年正式面世。

  ST+Autotalks=5G Cellular V2X

  ST的智能驾驶概念是通过整合所有相关单元,让汽车变得更安全、环保、智联。他们与Autotalks的合作圆满完成智能驾驶使命过程中的重要环节。意法半导体的努力促进了基于CRATON2的V2X模块与其汽车安全处理器、GNSS接收器和传感器等互联汽车先进技术的无缝集成。作为第二代V2X解决方案,它展示了V2X与车载信息服务的无缝集成,同时展示正面碰撞预警以及三个V2V/V2I应用情景,并通过虚拟现实设备展示车间和车路通信在高速公路、城市道路、立交桥和辅路等常见危险驾驶环境中的好处。

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  TeseoAPP芯片助力汽车关键安全性定位

  意法半导体推出的Teseo APP(ASIL精度定位,ASIL Precise Positioning)及TeseoV时多频车用级GNSS芯片组旨在为非安全关键性定位应用(机器人/W无人机/工业设备/物联网)量身打造。而Teseo APP芯片组则具有更为强大的完整性功能,可用于安全关键性汽车定位。Teseo APP还提供安全系统启动及数据输出认证,用于保守其敏感数据免受黑客攻击,这主要得益于硬件安全模块(Hardware Security Module,HSM)。


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