電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）近年來在“雙碳”目標的指引下，電力電子應(yīng)用場景和市場需求正經(jīng)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(yīng)用的電力電子產(chǎn)品已經(jīng)成為發(fā)展的主流。同時隨著汽車電氣化、智能化、網(wǎng)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(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要增長點。

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

東芝電子分立器件應(yīng)用技術(shù)部經(jīng)理成棟

汽車應(yīng)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(yīng)用技術(shù)部經(jīng)理成棟表示現(xiàn)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(guān)應(yīng)用有著不少機會。

CASE即Connectivity聯(lián)網(wǎng)、Autonomous自動化、Sharing and Service分享與服務(wù)，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(chǎn)品提出了更安全更可靠的要求。憑借更高可靠性的產(chǎn)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(diào)整業(yè)務(wù)板塊，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的持續(xù)性增長。在功率半導體領(lǐng)域，東芝電子持續(xù)加大了投資，通過先進技術(shù)的研發(fā)以及更多的產(chǎn)能來實現(xiàn)業(yè)務(wù)的增長。為了增加產(chǎn)能，東芝加快了12英寸功率半導體的投入。根據(jù)成經(jīng)理介紹，目前第1條產(chǎn)線已經(jīng)量產(chǎn)，明年第2條產(chǎn)線也將投產(chǎn)，第2條產(chǎn)線全面投產(chǎn)后，硅功率半導體產(chǎn)能將比現(xiàn)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(chǎn)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(nèi)置了RC-IGBT，該產(chǎn)品還能幫助逆變器實現(xiàn)小型化。成經(jīng)理表示，目前東芝也正在討論是否將SiC MOSFET搭載到其中。

應(yīng)用設(shè)計持續(xù)創(chuàng)新，東芝如何為汽車電子賦能？

采訪期間，成經(jīng)理介紹了本次展會上東芝帶來的眾多汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用，如以太網(wǎng)橋接芯片方案、48V到12V雙向DC-DC轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)需求的不斷增加，車內(nèi)通訊總線需要支持起高級功能所需且日益增長的數(shù)據(jù)連接要求，數(shù)據(jù)量的增長倒逼了設(shè)計人員需要對車輛的電氣/電子架構(gòu)做出重大改動，以滿足日益增長的傳輸數(shù)據(jù)量和傳輸速度，車載以太網(wǎng)開始應(yīng)用得越來越多。

為了解決現(xiàn)在復雜的由可靠傳輸標準和實時數(shù)據(jù)傳輸支撐的車載通信系統(tǒng)設(shè)計，東芝基于TC956x系列車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以太網(wǎng)橋接IC提供了高速通信的解決方案，能實現(xiàn)最高10Gbps的高速數(shù)據(jù)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(wǎng)AVB/TSN標準，能夠?qū)崿F(xiàn)超低延時為車內(nèi)高速通訊賦能。

眾所周知，現(xiàn)在新能源汽車內(nèi)各種各樣的用電設(shè)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(wǎng)用電設(shè)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(shè)備。這些用電設(shè)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(zhuǎn)換器提供。

DC-DC轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化效率與整車油耗息息相關(guān)。

本次展會上東芝展出的高效率DC-DC轉(zhuǎn)換器方案，采用雙面散熱封裝，開關(guān)部分配置了大電流低損耗MOSFET，電荷泵則內(nèi)置柵極驅(qū)動芯片以實現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。成經(jīng)理介紹道，DC-DC中功率半導體器件是能源變換與傳輸?shù)暮诵?，是提高用電效率和質(zhì)量實現(xiàn)高效節(jié)能和綠色環(huán)保的關(guān)鍵技術(shù)支撐。東芝能提供以L-TOGL、DSOP Advance（WF）封裝為首的豐富車載MOSFET產(chǎn)品線，為客戶設(shè)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(shù)和電源控制技術(shù)，同時在先進的自適應(yīng)遠光燈系統(tǒng)上使用了小型低導通電阻產(chǎn)品，既有助于實現(xiàn)設(shè)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(cè)翼（WF）結(jié)構(gòu)的小型化MOSFET，為USB Type-C電源電路小型化賦能的同時實現(xiàn)了95.5%（45W負載）的高效率。

通過器件、設(shè)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(yīng)用賦能提供可靠成熟的方案。

日新月異的電機驅(qū)控設(shè)計，東芝全面推動汽車電氣化革新

現(xiàn)在的新能源汽車有很多電機應(yīng)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(zhuǎn)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(shù)量還會增加，有些新能源汽車上用到的電機數(shù)量甚至會超過200個。

“電機控制與驅(qū)動，是汽車電氣化的核心”，成經(jīng)理表示，“在電機控制領(lǐng)域，東芝擁有獨有的3相電機控制技術(shù)，可實現(xiàn)低振動、低噪音、高效率?；谠?相無刷電機控制技術(shù)，提
供無需外部MCU即可控制電機的預驅(qū)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(qū)動都是至關(guān)重要?！闭箷蠔|芝也帶來了相關(guān)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(yīng)用，推出了采用硬件無感控制的產(chǎn)品；面向暖通空調(diào)，推出了采用正弦波驅(qū)動技術(shù)的產(chǎn)品；針對EPS應(yīng)用，推出了具有安全功能要求的有感控制產(chǎn)品。

成經(jīng)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(nèi)集成了眾多保護和診斷功能的高低邊開關(guān)和功率器件柵極驅(qū)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(xiàn)更低的導通電阻并不簡單。對此成經(jīng)理解釋道，“東芝IPD內(nèi)部通過采用BiCD（雙極CMOS/DMOS）工藝，實現(xiàn)了低導通電阻，有助于降低車載ECU功耗并實現(xiàn)小型化”。

當談到現(xiàn)在汽車電子的功能安全冗余設(shè)計時，成經(jīng)理還分享近期他所見到的新設(shè)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(qū)動電機。而現(xiàn)在已經(jīng)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(lǐng)域?qū)τ诎踩煽康闹匾?，這也意味著新能源汽車對于高可靠性半導體產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)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(chǎn)品，努力提高汽車類相關(guān)產(chǎn)品的可靠性和便利性。