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半导体资料助攻轿车电子

目前来看,汽车行业出现了几大发展趋势,可以概括为CASE,也就是互联、自动化、共享和电动化的英文首字

现在来看,轿车职业出现了几大开展趋势,可以归纳为CASE,也便是互联、自动化、同享和电动化的英文首字母缩写。估计到2030年,5G轿车的销量会到达1600万,自动驾驶L3及以上车型销量会到达700万辆,电动轿车会到达2300万辆。

这些趋势给整个轿车工业带来了许多改动。在2007年,电子体系的本钱在整车本钱中占比只要20%,到2030年估计会到达50%,轿车职业的规划、立异,要害便是在电子体系部分,假如细分到CASE的每一个范畴,从互联、同享、电动化以及自动化,每一部分本钱会出现2%~22%不等的添加。这给整个半导体职业、整个电子规划职业带来了许多机会,一起也存在不少应战。

眼下,自动驾驶和电动轿车成为轿车电子开展的两大开展引擎。

关于自动驾驶而言,在L1,自动驾驶部分的芯片元器材本钱只要150美金,到L3会到达600美金,假如上升到L4、L5,整车半导体部分的本钱会到达1200美金,特别是轿车的视觉体系、雷达等使轿车可以感知周边环境的部件,今后会许多安装。

电动化也会对轿车的本钱以及整个动力体系发生很大的影响和改动,特别是添加的功率半导体本钱从200美金到450美金不等,其间80%的本钱用在了功率MOSFET上,而碳化硅将是其开展的新动力。

SOI应对应战

这样的改动,给轿车的立异和规划带来了许多应战:怎么可以进步轿车的能效,继而进步行进的路程;怎么到达轿车最优的通讯;怎么可以使整个体系高效地集成,以及关于自动驾驶来说有更好的传感器和显现;还有可靠性、安全性等。

而要处理这些问题和应战,就需要在芯片以上的更高层级下功夫,例如用于出产集成电路的晶圆和衬底资料。可以说,轿车电子,特别是自动驾驶和电动轿车的开展,给半导体工业链上游的资料职业,如晶圆衬底资料,供给了更宽广的开展空间。Soitec正是一家这样的半导体企业。

据Soitec我国区战略开展总监张万鹏先生介绍,关于轿车业的开展,该公司有一系列的优化衬底产品组合可服务于轿车立异。如该公司在智能手机业遭到广泛认可的RF-SOI,还有POI(Power-SOI)、FD-SOI,以及碳化硅和氮化镓。

最近几年,跟着工艺的不断老练,运用需求的进步,以及客户认可度的加强,FD-SOI工艺凭仗其低功耗的特色,遭到了越来越多地重视。现在,FD-SOI技能现已运用到许多轿车体系中,比方Arbe Robotics公司的4D成像雷达便是在22nm的FD-SOI上完成的;Mobileye的EyeQ4视觉处理器是在28nm的FD-SOI上面完成的。这些都现已在业界开端运用。针对意法半导体的域控制器MCU、恩智浦用于信息文娱的运用处理器,FD-SOI技能均为其体系进步了可靠性和功能。

关于轿车半导体,FD-SOI工艺有许多长处,首要,关于视觉处理器和边际核算来说,它在同一节点上速度可以比竞品进步40%,并且运用更低的功耗;其次,关于片上微波和毫米波体系,它可以完成片上的集成,处理长程和短程雷达的问题;第三,它可以经过自适应基底偏压完成更安稳的操作,特别关于车规产品来说可靠性要求是十分高的;第四,低功耗MCU的能效会进步5倍,并且关于一些传感器来说,由于都是用电池供电的,可以完成整个轿车的低功耗;第五,整个SOI工艺流程在规划傍边只需要很少的规划周期,产品上市时刻会更短,使本钱更有竞争力。

除了RF-SOI和FD-SOI,Soitec的特别SOI事务也推出了一系列产品,首要服务于轿车商场,Power-SOI便是其间重要一环。该公司全球战略履行副总裁Thomas PILISZCZUK先生表明:“咱们在亲近重视轿车商场关于功率Power-SOI的需求。轿车商场在2020年出现出少许疲软,咱们估计它在2021年会开端渐渐复苏。”

Power-SOI从1995年开展到现在,工艺更加老练,估计本年有60亿台设备会运用Power-SOI衬底,更多运用在电池办理体系,包含轿车的D类音频放大器和制动器。

别的,Soitec独有的晶圆制作工艺Smart Cut技能可以明显进步晶圆资料的均匀性,下降资料的缺点密度,以及使高质量的晶圆循环再使用。该技能从1992年公司建立一向运用到现在,在硅、碳化硅、蓝宝石衬底等各种半导体资料中都得到了实践运用,现已十分老练。

据张万鹏介绍,Smart Cut碳化硅技能具有许多优势:榜首,可以运用和收回高品质碳化硅衬底,碳化硅的供应量是比较小的,可以在循环运用的过程中确保供应链的安稳性。别的,Smart Cut碳化硅技能使缺点密度明显下降,并且可以简化设备制作的流程。

张万鹏表明,根据Smart Cut工艺的碳化硅衬底MOSFET,功能上比传统硅IGBT器材有很大进步。在轿车傍边,碳化硅MOSFET首要用于逆变器,纯电动车动力总成的逆变器是中心器材,根据碳化硅的逆变器,其尺度会减小50%,带来的优点便是其分量会减轻。别的,其功能也会进步,并且碳化硅耐高温、耐高压,所以功能十分安稳,运用寿命也更长。

协作

关于生态建设和工业协作,Thomas PILISZCZUK表明:“咱们的战略是和整个生态体系进行协作,既包含直接客户,也包含OEM、规划公司等。我想这种办法可以更好地了解整个商场,为客户供给完成他们方针的最佳计划。在进行根据Smart Cut的碳化硅事务运营时,咱们也是遵从相同的办法,咱们和设备、模块厂商,以及整车OEM都有协作,并且在世界各地的不同商场都是这样。”

张万鹏表明:“Soitec在整个轿车工业,跟Tier 1到Tier 3,以及整车厂有亲近协作,咱们也期望可以跟我国的轿车工业加强协作,期望使用咱们的SOI技能为我国的整车、零部件,以及整个工业生态体系奉献咱们的一份力气。”

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