高邊驅動(dòng)芯片市場(chǎng)正熱，類(lèi)比半導體新品來(lái)襲

據中汽協(xié)10月11日披露的最新消息顯示，我國汽車(chē)銷(xiāo)量還在不斷上升，其中新能源車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成631.3萬(wàn)輛和627.8萬(wàn)輛，同比分別增長(cháng)33.7%和37.5%，市場(chǎng)占有率達到29.8%（去年為25.6%），市占率也有所提高。

隨著(zhù)汽車(chē)電氣化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化、共享化的發(fā)展，汽車(chē)半導體的重要性日益凸顯。中汽協(xié)數據顯示，傳統燃油車(chē)所需汽車(chē)芯片數量為600-700顆/輛，電動(dòng)車(chē)所需的汽車(chē)芯片數量將提升至1600顆/輛，而更高級的智能汽車(chē)對芯片的需求量將有望提升至3000顆/輛。新能源車(chē)打得火熱的同時(shí)，也帶動(dòng)著(zhù)汽車(chē)應用中的高邊驅動(dòng)芯片需求和創(chuàng )新。

高邊開(kāi)關(guān)成為未來(lái)趨勢

汽車(chē)電子系統中的功率開(kāi)關(guān)有高邊驅動(dòng)（HSD）、低邊驅動(dòng)（LSD）和橋式開(kāi)關(guān)。其中，高邊驅動(dòng)，也稱(chēng)之為高邊開(kāi)關(guān)，其主要用于車(chē)內負載的驅動(dòng)與開(kāi)關(guān)，并對負載進(jìn)行保護和診斷。高邊驅動(dòng)以高可靠性、靈活性、低功耗以及小型輕量等特點(diǎn)，正逐漸替代傳統的保險絲、繼電器等方案。

類(lèi)比半導體市場(chǎng)總監范天偉先生表示，汽車(chē)的配電系統或者在負載的電源開(kāi)關(guān)，經(jīng)常會(huì )看到繼電器和保險絲的組合，事實(shí)上應用時(shí)有很多問(wèn)題，高邊驅動(dòng)解決了最棘手問(wèn)題。

首先，保險絲只能做過(guò)流保護，電流大了就沒(méi)辦法做到可恢復或詳細的保護。所以高邊開(kāi)關(guān)應運而生，把傳統繼電器和保護功能全部集成在一顆芯片。通過(guò)內置各種傳感器，可以把實(shí)時(shí)信號送到MCU做更進(jìn)一步的判斷，所以高邊驅動(dòng)本身比傳統的方案具有更多的保護和診斷功能。

第二，可靠性。一般繼電器壽命在幾十萬(wàn)次，從可靠性角度來(lái)講，高邊開(kāi)關(guān)幾乎沒(méi)有任何所謂壽命問(wèn)題。

第三，靈活性。高邊開(kāi)關(guān)可以通過(guò)某一個(gè)Pin腳、硬件，去設置過(guò)流點(diǎn)。對于不同的屬性的負載有不同的驅動(dòng)模式。

第四，功耗。新能源車(chē)無(wú)論是駐車(chē)狀態(tài)還是行駛狀態(tài)，對于靜態(tài)功耗、待機功耗、工作功耗，都有非常嚴格的考量。高邊開(kāi)關(guān)比傳統的繼電器功耗要低。

第五，尺寸小。新能源域控把更多負載驅動(dòng)集成在一塊電路板上，需要用更多繼電器，那成本、重量和尺寸是非常大。

最后，解決了EMC的棘手問(wèn)題。汽車(chē)上EMC是非常難解決的問(wèn)題，繼電器在吸合時(shí)候會(huì )彈跳，彈跳會(huì )產(chǎn)生大量EMC，高邊開(kāi)關(guān)也能完美解決這個(gè)問(wèn)題。

上述六點(diǎn)也使得高邊開(kāi)關(guān)成為未來(lái)發(fā)展的一個(gè)趨勢。

中國汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟副秘書(shū)長(cháng)鄒廣才曾表示，汽車(chē)新四化的發(fā)展，也使得汽車(chē)產(chǎn)業(yè)芯片應用也發(fā)生了一些新變化，簡(jiǎn)單而言，由于新功能的增加，導致部分類(lèi)型芯片數據的增加；分布式到域控制架構的變化，導致部分類(lèi)型芯片數量減少；功能集成度高的芯片替代多個(gè)簡(jiǎn)單功能芯片導致芯片數量減少。上述變化同樣適用于高邊開(kāi)關(guān)的變化。

如上圖所示，汽車(chē)中能用到高邊開(kāi)關(guān)的主要場(chǎng)景涵蓋了燈、閥、加熱器、配電和鎖扣等應用。隨著(zhù)汽車(chē)從傳統汽車(chē)往新能源汽車(chē)演變，應用到汽車(chē)的高邊驅動(dòng)通道也從35提高到75，增加幅度超過(guò)100%。

上海類(lèi)比半導體范天偉預估，如果按照單顆單邊開(kāi)關(guān)售價(jià)1.2元算，高邊開(kāi)關(guān)國內去年市場(chǎng)潛在體量在14~15億元, 可觸達的市場(chǎng)為6.5億元。他同時(shí)指出，當前的高邊開(kāi)關(guān)滲透率只有46%。而且，隨著(zhù)新能源汽車(chē)的發(fā)展，通道數量還在增加，可以預見(jiàn)的是，高邊開(kāi)關(guān)市場(chǎng)容量未來(lái)會(huì )進(jìn)一步擴大。

國內企業(yè)在高邊驅動(dòng)上發(fā)力

目前，國內高邊驅動(dòng)市場(chǎng)被國外先進(jìn)半導體公司如英飛凌、ST等廠(chǎng)商壟斷，其中，ST和英飛凌利用工藝優(yōu)勢，產(chǎn)品更全，覆蓋不同通道數，包括1通道、2通道、4通道、6通道。由于ST和英飛凌使用集成垂直工藝，所以它可以在相同的封裝里，做成功率密度最高的產(chǎn)品，比如2通道20毫歐、2通道30毫歐，甚至是單通道2毫歐、單通道1.2毫歐。

而從國內市場(chǎng)看，大部分企業(yè)推出是高Rdson的小電流產(chǎn)品，圍繞著(zhù)80毫歐以上的產(chǎn)品，像4通道、2通道甚至是1通道，經(jīng)常會(huì )用在一些小燈的開(kāi)關(guān)、小電源的配電。簡(jiǎn)單來(lái)看，目前國內公司的高邊產(chǎn)品相對比較零散，沒(méi)有形成體系級產(chǎn)品。

近期，上海類(lèi)比半導體發(fā)布的車(chē)規級智能高邊驅動(dòng)HD7xxxQ系列引起了市場(chǎng)關(guān)注。

據悉，車(chē)規級智能高邊驅動(dòng)HD7xxxQ系列則是類(lèi)比半導體最近推出的最新系列高端車(chē)規級芯片。據范天偉介紹，類(lèi)比把高邊開(kāi)關(guān)分成了三類(lèi)，分別是1通道、2通道、4通道這三類(lèi)產(chǎn)品。在每個(gè)通道中，類(lèi)比半導體基本都做了不同的Rdson，包括8毫歐、20毫歐、40毫歐和80毫歐這四檔，這就讓公司在這個(gè)矩陣中能提供八款芯片。
類(lèi)比半導體表示，公司新推出了車(chē)規級單通道高邊驅動(dòng)芯片HD70xxQ和車(chē)規級雙通道智能高邊驅動(dòng)HD70xx2Q提供了不同通道數和多檔導通內阻，產(chǎn)品均具備全方位的保護和診斷功能，包括可配置閉鎖功能的過(guò)熱關(guān)斷保護、動(dòng)態(tài)過(guò)溫保護、負載過(guò)流保護、高精度比例負載電流檢測、輸出過(guò)載和對地短路警報以及對Vcc短路診斷和OFF狀態(tài)開(kāi)路診斷等。

從參數上看，HD70xxQ車(chē)規級單通道智能高邊驅動(dòng)主要應用于汽車(chē)12V接地負載應用中，例如座椅加熱，并可以提供進(jìn)一步的智能保護功能，包括負載過(guò)流限制保護、動(dòng)態(tài)過(guò)溫保護以及過(guò)熱關(guān)斷保護等。同時(shí)，HD70xxQ的輸入控制引腳兼容3V和5V CMOS接口，支持單通道輸出。

此外，HD70xxQ內部集成專(zhuān)用多功能多路復用模擬輸出引腳CS，可以提供復雜的診斷功能，包括高精度比例負載電流檢測、輸出過(guò)載和對地短路警報以及對VCC短路診斷和OFF狀態(tài)開(kāi)路診斷。其輸入SEn引腳為HD70xxQ的檢測使能引腳，可以進(jìn)一步禁用OFF狀態(tài)下的診斷功能，獲得更低的功耗。HD70xxQ 單通道系列產(chǎn)品包含HD7008Q、HD7040Q、HD7080Q三個(gè)型號，分別對應6.5、40和80mΩ三檔內阻，均提供SSOP14和SSOP16兩種封裝類(lèi)型以實(shí)現PIN腳兼容。

HD70xx2Q則具有車(chē)規級雙通道智能高邊驅動(dòng)的輸入控制引腳兼容3V和5V CMOS接口，配有兩路獨立輸出通道。其中，HD70xx2Q的ˉ("FaultRST" )引腳在出現故障時(shí)可以控制輸出自動(dòng)恢復或者輸出閉鎖。HD70xx2Q同樣集成了先進(jìn)的保護功能和診斷功能。

此外，其輸入SEn引腳為HD70xx2Q的檢測使能引腳，可以進(jìn)一步禁用OFF狀態(tài)下的診斷功能并獲得更低的功耗。在同一系統使用多個(gè)HD70xx2Q的場(chǎng)景中，除了節省功耗外，SEn還可以實(shí)現多片HD70152Q僅需一個(gè)ADC采樣通道和一個(gè)CS對地電阻，極大地優(yōu)化系統實(shí)現成本。

類(lèi)比半導體表示，HD70xx2Q 雙通道系列產(chǎn)品包含了HD70152Q、HD70202Q、HD70402Q 和HD70802Q 四個(gè)型號分別對應15、20、40和80mΩ四檔內阻，提供SSOP14和SSOP16兩種封裝。

得益于這些創(chuàng )新的設計，類(lèi)比半導體的高邊驅動(dòng)產(chǎn)品可用于驅動(dòng)車(chē)身控制域中的各種阻性、感性及容性負載的驅動(dòng)，其在車(chē)內外的應用非常廣泛，包括車(chē)內飾燈、頭尾燈、座椅和方向盤(pán)及后視鏡加熱、電磁閥、門(mén)鎖、電機等場(chǎng)景。

總體而言，高邊開(kāi)關(guān)其實(shí)并不是非常新的產(chǎn)品，因為英飛凌早在十年前就涉足了相關(guān)領(lǐng)域。新能源汽車(chē)的迅猛發(fā)展為我國企業(yè)提供一個(gè)實(shí)現彎道超車(chē)的良好契機，范天偉對于實(shí)現市場(chǎng)突圍路徑分享了一些行業(yè)經(jīng)驗。

他表示，高邊驅動(dòng)產(chǎn)品未來(lái)會(huì )往更低的Rdson和更大的驅動(dòng)電流走，未來(lái)也需要更多通道數的集成，并且通訊方式未來(lái)也會(huì )在高邊進(jìn)行慢慢地改變；更低的靜態(tài)功耗以及高邊驅動(dòng)的智能化、可編程化也是行業(yè)需要考慮的點(diǎn)。