聚焦智能电源及智能感知，安森美在汽车上的野心有多大？

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2021年8月上旬，安森美半导体更名为安森美，并同步启用新的LOGO。在更名之后的多个场合中，安森美CEO Hassane El-Khoury都强调说，此次更名标志着公司集中精力发展智能电源和智能感知技术，以此来支持汽车和工业领域的高增长。51gesmc

紧接着，在今年8月下旬，安森美宣布收购碳化硅（SiC）晶圆供应商GT Advanced Technologies（GTAT）。SiC是第三代半导体的关键材料，它可以显著提高电动车、电动车充电和能源基础设施的系统效率。该公司的一系列加码布局，正好印证了安森美CEO强调的更聚焦汽车领域的说法。 51gesmc

在近日的安森美汽车方案媒体交流会上，安森美中国区应用工程总监吴志民向《国际电子商情》记者在内的媒体，进一步介绍了安森美在汽车领域的创新方案。51gesmc

在汽车领域有多项技术和产品

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“工业和汽车都是增长较快的应用，这也是为什么安森美会提出智能电源和智能感知技术的原因。”吴志民说，“目前，安森美汽车业务占比约为33%，该数字会随着汽车应用占半导体总应用的份额越来越高，预估我们的汽车业务占比将会持续增加。”51gesmc

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经过多年的发展，安森美在汽车领域已经有多项技术和产品。在智能感知方面，有适用于图像传感器、超声波传感器的专用芯片以及激光雷达产品；在汽车智能电源方面，有可用于电动/混动汽车(EV/HEV)的SiC及IGBT功率模块，还有用于汽车CPU、LED照明和车身电子的电源管理等产品。51gesmc

吴志民围绕安森美在电动汽车和先进安全的应用为例：首先，许多电动汽车上的主驱采用IGBT模块，而碳化硅技术可提供更可靠、更高效的主驱。一般车厂会生产不同功率段的电动汽车，包括150 kW、300 kW等，采用碳化硅技术的主驱便于后续做扩充。对此安森美正加大对碳化硅领域的投资。其次，安全性方面，安森美的传感器可应用在智能驾驶或先进驾驶辅助系统(ADAS)上；而电源相关产品有符合最高等级的产品来配合，其中智能感知和智能电源的安全性能可做到ASIL D；在图像传感器方面，已经有车型采用安森美传感器产品，其分辨率能达人眼的100倍。51gesmc

针对SiC应用，安森美可提供从衬底、外延到晶圆设计/制造等一条龙服务，能提供裸片、元器件、模块等工业器件，为全球客户提供技术和应用支持。吴志民介绍说：“为了增强碳化硅的供应能力，我们完成了对碳化硅晶锭公司GTAT的收购。GTAT有很强的晶体生长技术，此前该公司就已经与安森美有多年合作。此次主要是保证晶锭的供应，目前市场上并无太多碳化硅晶锭供应商。同时，我们也与OSP签订了针对晶锭供应的长期合作。”51gesmc

针对碳化硅，安森美在开发阶段就把汽车应用置于重要位置，在可靠性上投入了很多精力。“我们在验证碳化硅技术时，除了AECQ或模块是AQG3标准验证之外，其他方面也做了很多额外验证，其中包括静态、动态、门极验证。对比友商的同类产品，我们验证得出的数据变化最低，我们对碳化硅产品的可靠性非常有信心。”51gesmc

安森美汽车主驱模块封装类别

无论是SiC MOSFET还是SiC二极管，现在的技术都已发展到第二代，相比上一代在功率损耗方面有所缓解。安森美不但有纯碳化硅产品，而且也有应用在工业领域的IGBT、碳化硅混合模块，这些模块采用行业标准的封装和引脚，具备易于安装的特点。51gesmc

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无论采用IGBT材料还是碳化硅材料，安森美都能提供直接冷却的凝胶模块，这种模块诞生的时间比较早，业界很多厂家都在使用该类模块。安森美也推出间接冷却的塑封模块，它采用半桥整流结构，合在一起可做整个器械驱动。吴志民透露说：“未来安森美会重点聚焦于塑封压铸模块，也可以做直接水冷。压铸模块较之凝胶模块，前者的功率密度可更高，杂散电感可更低。这类模块也更适合碳化硅应用，尤其是碳化硅器件而言，它可接受的工作温度更高，达到200℃甚至以上。在同样系统成本的情况下，压铸模块潜力更大，具备差异化特点，基于以上特征，安森美正与车厂讨论推出特别制造的主驱模块。”51gesmc

冷却塑封模块的特性，除了较低的杂散电感、功率密度之外，在扩展性方面也相对更好，比如可用3个半桥的模块来实现150 kW功率，也可把两个这样的模块合在一起来实现300 kW功率。这种总计6个半桥模块的整合，所占用的空间与3个板桥模块没有太大的差异。还需注意，在双面冷却的模块里，其中的IGBT是一个智能芯片，内置了两个传感器——一个是温度传感器，比市场上很多的NTC检测温度更精准；另一个是电流检测传感器，可带来更快的反应时间，更全面的系统保护能力。51gesmc

谈到主驱模块封装技术的发展，安森美以双面间接水冷的主驱模块为主，后续将会推出直接水冷的模块，预计到2023年会双面直接水冷模块，2024年进一步优化水冷的效果。这些封装技术的一步步升级，是为了把器件的热阻做到更低，这是安森美确定的方向和计划。51gesmc

另外，在车规器件这个大类别中，有很多不同的分立器件以及一些功率较小的汽车功率模块，它们主要应用在车载充电(OBC)、DC-DC、电动助力转向系统(EPS)上。51gesmc

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与电动车相关的工业应用包括了充电站，充电站上有PFC、AC-DC、DC-DC相关的芯片和方案。吴志民说，安森美在充电站方面经验丰富。“我们有一个专家团队，很早之前就已经在开发相关应用，现在可以为客户提供热和电仿真模型。这些应用很多会涉及到碳化硅技术，辅以其他模拟IC、辅助电源、感知保护，专家团队能做出很好的设计。”51gesmc

安森美智能感知产品介绍

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一提到安森美的智能感知产品，就不得不提图像传感器。近几年来，安森美通过收购不同的公司，获取了超过2300个专利，在微透镜和CFA方面都有自己的工厂，并计划会更多地使用自有芯片。51gesmc

在图像传感器封装方面，有iBGA、CSP等封装方式，来满足客户的不同需求。此外，也有IVEC产品——把传感器和镜头组合在一起，做成尺寸非常小的产品。51gesmc

在光学、图像信号处理（ISP）上，安森美可为客户提供系统上的帮助。比如，针对图像传感器，客户通常会特别关注高动态范围（HDR）。安森美采用超级曝光技术，配合均匀的像素架构，可提供优秀的HDR性能，抑制LED的闪烁。“我们用同一像素平台衍生的多分辨率系列产品，可减少算法训练成本。我们有超过15年的汽车成像经验，有超过4亿颗汽车传感器被应用于汽车中，足以验证我们车规图像传感器的高可靠性。”吴志民自豪地说。51gesmc

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大家还发现，摄像头在汽车中的应用越来越多。无论是前端感知、场景感知、环视，还是组合应用，比如带DVR或AR、盲区AD摄像头+环视等应用，这些细分功能都依靠摄像头来实现。除了摄像头数量更多以外，本身单个摄像头的像素也越来越高，从以前的100万/200万像素，增加到现在的800万像素，这些趋势在汽车领域都更明显。51gesmc

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另外，在智能座舱中，为了让司机集中精神驾驶，即便是晚上，座舱内基本都不会开灯。在这种应用场景中，RGB-IR图像传感器就有较大的使用空间，它能做到较好的近红外感应度的图像传感器（或IVEC产品），有助于摄像头外形尺寸小型化。51gesmc

摄像头数量越多代表安森美的机会越多。图像传感器像素的增加，有助于缩短人工智能的培训时间及上市周期，比如安森美图像传感器可为通用的29 X 29尺寸高分辨率参考设计摄像头缩短产品设计时间。而在IVEC中，图像传感器和镜头放在一起的模式，能带来无需过多调试的优势，比较方便客户采购并节省时间。51gesmc

当然，要保持芯片的品质，需把像素做得更小，但像素过小会影响到低照度效果，所以其中要有一个取舍。随着摄像头的应用越来越多，ADAS的成本会往增长，而具体会上涨到什么程度，要看整体市场的反应。51gesmc

如何保证智能感知产品的安全性？

随着摄像头与5G、云端接在一起，大家会担心黑客篡改图像的问题。这在自动驾驶汽车行驶中非常关键。安森美是网络安全标准ISO21434工作组的成员，可提供用于图像传感器的网络安全方案，针对传感器进行身份验证、篡改检测以及视频数据加密。51gesmc

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激光雷达(LiDAR)也是智能感知的重要领域，许多具备ADAS或自动驾驶功能的汽车，需要配置精确度更高的激光雷达。现在很多激光雷达产品采用适用雪崩光电二极管(APD)的元件，而安森美所提供的是硅光电倍增管(SIPM)效果更好的元件。与APD 相比，SIPM有更好的一致性，支持150m单拍检测距离，300m的多拍检测距离。“SIPM产品的光子探测效率(PDE)表现优异，其单光子探测能力可让系统监测到300米范围内的距离，此外还能辨别见度低的物体，在烟雾环境中有较好的表现。该探测器技术可用于单像素、线阵或面阵传感器。”51gesmc

另一个智能感知产品是超声波专用芯片。它的动态增益和回声检测，能区分静止的物体、人和宠物。实际上，每一颗传感器都具备差异性，在安森美专用芯片可增强传感器的不同特性，经过一段时间的应用可发掘其特性，提高整个方案的安全性。吴志民解释说：“我们的这个芯片支持不同的调制技术，如振幅调制、二进制相移健控（BPSK）、频率啁啾声等，我们在下一代产品中可增加更好的诊断方法。”51gesmc

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针对ADAS和自动驾驶，很多客户的应用会往L1- L5的方向走，这代表其中所需的处理器功能越来越强，相应的所需的电流要求也会更大。在以上方面，安森美有很多电源方案，其中包括了提供大电流的电源，可根据客户要求，配合ASIL-B到ASIL-D不同的安全等级水平；控制方法较好的控制过冲和下冲。一般来说，要抑制过冲或下冲，会释放很多的电源，安森美的技术具备PCB和成本方面的优势。51gesmc

安森美在超声波停车辅助IC市场的排名是No.1，因此被选用在Minerva平台上。同时，安森美在X By Wire（线传控制）上的应用领域也表现出色。随着很多汽车从传统机械控制变成电子控制，它们就会用到很多线传控制，目前安森美已交付了10亿用于X By Wire应用的电感式位置传感器。51gesmc

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在驱动和先进安全方面，在传统的内燃机车中，如果它没有ADAS功能或者仅达到L1的水平，单辆汽车中只有50美金的机会；而在48V的微型混动中，其ADAS达到L2或L2+以上，单辆汽车大概有280美金的机会；自动驾驶水平达L4、L5的xEV，单量汽车将有1600美金机会，以上正是安森美的增长动力和商机所在。“即将步入2022年，越来越多电动车及配L2+自动驾驶，现在的机会大概在715美金左右。”51gesmc

小结

在汽车领域中，碳化硅让电动汽车重量更轻、续航能力更远。安森美凭借的不同感知技术，助力提升汽车的安全性和出行体验。可以预测到，未来几年内，安森美将在智能电源和智能感知方面做更大的投入，优化智能感知还有智能电源上的产品。51gesmc