清潔安全的汽車(chē)將由功能電子化和自動(dòng)駕駛賦能

未來(lái)的汽車(chē)將是清潔和安全的汽車(chē)，由先進(jìn)的汽車(chē)功能電子化和自動(dòng)駕駛技術(shù)賦能。

安森美半導體汽車(chē)戰略及業(yè)務(wù)拓展副總裁 Joseph Notaro

1   功率器件賦能電動(dòng)汽車(chē)

電動(dòng)車(chē)可幫助實(shí)現零排放，其市場(chǎng)發(fā)展是令人興奮和充滿(mǎn)生機的，隨著(zhù)電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)售不斷增長(cháng)，必須推出滿(mǎn)足駕駛員需求的基礎設施，以提供一個(gè)快速充電站網(wǎng)絡(luò )，使他們能夠快速完成行程，而沒(méi)有“續航里程焦慮癥”。這一領(lǐng)域的要求正在迅速發(fā)展，需要超過(guò)350 kW 的功率水平和95% 的能效成為“常規”。

鑒于這些充電樁部署在不同的環(huán)境和地點(diǎn)，緊湊性、魯棒性和增強的可靠性都是設計人員面臨的挑戰。安森美半導體用于各種車(chē)載充電器（OBC）平臺的高壓硅和碳化硅（SiC）功率開(kāi)關(guān)，加快充電時(shí)間。尤其是SiC 可以?xún)?yōu)化充電能效和實(shí)現快速充電，讓駕駛員花更少的時(shí)間充電，目標是在幾乎與傳統汽車(chē)加油相同的時(shí)間內為電動(dòng)車(chē)充電。然而，由于SiC 的物理特性，存在一些挑戰。

安森美半導體擁有數十年硅制造專(zhuān)知，正在將碳化硅以最佳性能和質(zhì)量、合適的成本大批量推向市場(chǎng)。如最新的1 200 V M1 完整SiC MOSFET 2 pack 模塊（如圖1），基于平面技術(shù)，適合（18~20）V 范圍內的驅動(dòng)電壓，易于用負門(mén)極電壓驅動(dòng)。較大裸芯片與溝槽式MOSFET 相比，降低了熱阻，從而在相同的工作溫度下降低了裸芯片溫度。NXH010P120MNF 配置為2-PACK 半橋架構，是采用F1 封裝的10 mohm 器件，而NXH006P120MNF2是采用F2 封裝的6 mohm 器件。這些封裝采用壓接式引腳，且嵌入的一個(gè)負溫系數（NTC）熱敏電阻有助于溫度監測。安森美半導體的SiC MOSFET 與新的模塊和門(mén)極驅動(dòng)器相輔相成，比類(lèi)似的硅器件提供更勝一籌的開(kāi)關(guān)性能和增強的散熱性，令能效和功率密度更高，電磁干擾（EMI）得以改善，并減小系統尺寸和重量。安森美半導體最近發(fā)布的650 V SiC MOSFET 采用新穎的有源單元設計，結合先進(jìn)的薄晶圓技術(shù)，使（RDS（on）*area）的品質(zhì)因數（FoM）達到同類(lèi)最佳。該系列器件如NVBG015N065SC1、NTBG015N065SC1、NVH4L015N065SC1 和NTH4L015N065SC 等是市場(chǎng)上采用D2PAK7L/TO247 封裝的具有最低RDS（on）的MOSFET。1200 V 和900 V N 溝道SiC MOSFET 芯片尺寸小，減少了器件電容和門(mén)極電荷（Qg 低至220 nC），從而減少電動(dòng)車(chē)充電樁所需高頻工作的開(kāi)關(guān)損耗。

圖1 1 200 V M1完整 SiC MOSFET 2 pack模塊

2   圖像傳感器賦能智能感知

隨著(zhù)車(chē)輛向更先進(jìn)的安全性和自主性的演變，車(chē)輛需要感知到車(chē)輛內部、車(chē)輛周?chē)瓦h離車(chē)輛的地方發(fā)生了什么，以主動(dòng)采取行動(dòng)保護車(chē)內人員和車(chē)外行人。智能感知方案是先進(jìn)安全和自主功能的核心，包括圖像傳感器、激光雷達等，它們是車(chē)輛的眼睛和耳朵，需要在所有照明條件下（白天、晚上、在明亮的陽(yáng)光下駛入/ 駛出隧道等）和所有天氣條件下運行。傳感器的性能每一代都在提高，工作范圍也在擴大。今天的汽車(chē)圖像傳感器清晰度更高（>800 萬(wàn)像素），動(dòng)態(tài)范圍更高（>140 dB），改進(jìn)的圖像質(zhì)量可更早檢測到易受傷害的道路使用者（VRU），且有更大的余量。此外，這種改進(jìn)的性能正在為更高水平的安全和自動(dòng)駕駛功能開(kāi)辟道路，因為它能夠更好地檢測車(chē)道和道路上的危險物體，識別交通標志的限速信息，區分交通燈的紅、黃、綠信號等。激光雷達（LiDAR）傳感器同樣有著(zhù)類(lèi)似的性能提升。這些多樣化和互補的感知模式使得車(chē)輛在所有天氣和駕駛條件下達到更高的自動(dòng)化水平。

為支持從2、3 級自動(dòng)駕駛躍遷到更高的等級和實(shí)現零交通事故，安森美半導體不斷提高傳感器在所有條件下的性能。作為第一大汽車(chē)圖像傳感器供應商，安森美半導體提供的傳感器具備領(lǐng)先業(yè)界的高動(dòng)態(tài)范圍、減少LED 閃爍（LFM）和微光靈敏度（如我們的230 萬(wàn)像素AR0233AT 或830 萬(wàn)像素AR0820AT），并不斷推動(dòng)創(chuàng )新。安森美半導體用于LiDAR 的核心傳感器技術(shù)對單個(gè)光子敏感，同時(shí)還能在環(huán)境陽(yáng)光直射條件下工作。硅光電倍增器（SiPM）是基于單光子雪崩二極管（SPAD）的探測器，使系統能夠探測到最遠的物體，即使它們的反射率極低（如圖2）。SPAD 陣列是飛行時(shí)間圖像傳感器，可以實(shí)現高分辨率的4D 成像，同時(shí)捕獲場(chǎng)景中所有點(diǎn)的深度數據和強度[ 如車(chē)規級ArrayRDM-0112A20-QFN 1x12 元素硅光電倍增管（SiPM）陣列]。

圖2 車(chē)規級SiPM陣列ArrayRDM-0112A20-QFN

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年8月期）