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持续赋能汽车产业,TI布局了哪些创新产品及系统级方案?

持续赋能汽车产业,TI布局了哪些创新产品及系统级方案?

近日,德州仪器(TI)中国区汽车事业部总经理蔡征接受了《国际电子商情》的专访,他围绕“高级驾驶辅助系统(ADAS)”“车身电子与照明系统”“信息娱乐系统与仪表组以及混动”“电动汽车动力系统”等创新产品及系统级方案做介绍,彰显了TI在汽车电子领域的领先地位。

在全球半导体发展史上,有一家企业的历史可追溯到1930年,1958年世上首块集成电路就诞生于这家公司的工程师之手。有趣的是,最初这家企业隶属于一家地质勘探公司,专门生产地质勘探用晶体管,如今已经成长为全球最大的数字信号和模拟电路厂商。20世纪80年代,该公司开始进入汽车领域,现在已经跻身汽车产业头部供应商行列。它即是全球知名半导体厂商——德州仪器(TI,Texas Instruments)。ziKesmc

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德州仪器(TI)中国区汽车事业部总经理蔡征ziKesmc

近日,德州仪器(TI)中国区汽车事业部总经理蔡征接受了《国际电子商情》的专访,他围绕“高级驾驶辅助系统(ADAS)”“车身电子与照明系统”“信息娱乐系统与仪表组以及混动”“电动汽车动力系统”等创新产品及系统级方案做介绍,彰显了TI在汽车电子领域的领先地位。ziKesmc

他也在采访中表示,2022年是TI进入中国的第36个年头,并强调了中国市场对TI的重要意义。ziKesmc

TI与汽车,不得不说的故事

成立半个世纪后,TI在20世纪80年代进入汽车市场。当时还是传统燃油车的天下,新能源汽车概念还未火起来,TI生产了TLC542车载器件8位ADC。到1989年,TI发布了首款车用微控制器,并在此后的10年间,占领了制动及ABS领域的龙头地位。ziKesmc

时间来到21世纪,TI在汽车领域的成绩越来越突出——2003年,推出了第一款车载信息娱乐系统;2005年,推出了首款混合信号模拟处理系统……ziKesmc

由于智能化和电气化的程度越来越高,汽车对芯片和半导体的需求也在增长。据Statista数据显示,2020年全球汽车电子市场规模约为2180亿美元,而到2028年该数值有望达到4000多亿美元,增长超过80%,其中2020-2028年的年复合增长率约为8%。ziKesmc

同时,车载娱乐、智能驾驶、智能座舱、自动按摩等设计,对车规芯片提出不断迭代的要求,半导体厂商也在顺应这样的趋势,对TI而言也不例外。TI的2020年财报数据显示,其汽车应用的营收已占总营收的20%。蔡征告诉《国际电子商情》分析师,这主要得益于TI在汽车领域的创新产品及系统级方案。ziKesmc

创新产品及系统方案

在蔡征看来,车身电子与照明系统、ADAS系统、毫米波雷达传感器、信息娱乐系统与仪表组、混动/电动汽车动力系统等创新产品及系统级方案是TI得以在汽车电子领域立足重要原因。随着TI在汽车领域的进一步深入,未来的创新产品和系统方案的组合将更丰富。ziKesmc

·车身电子与照明系统

在车身电子装置与照明方面,TI智能、可扩展且高效的解决方案,帮助客户快速满足多种灯具的功能要求——从单功能灯具到复杂、自适应、高分辨率的前照灯系统,到动态尾灯以及汽车内外照明系统的创新使用。ziKesmc

蔡征以汽车前大灯为例,因为汽车前大灯是功率系统,而采用越多数量的LED,其热管理越可能会出现问题。为此,TI推出了百万级像素的DLP®(Digital light processing)技术——DLP®即数字光源处理技术,该技术把影像信号先经过数字处理,然后再投影出光。DLP®基于TI数字微镜元件DMD(Digital Micromirror Device)技术,DMD本质是在硅片上放了百万级数量的小镜子来反射光,以达到控制光的形状的目的。ziKesmc

将TI的LED驱动器、DLP®技术用于前照灯系统,适用于夜间行车情况下,两车迎面相遇时会自适应调暗前照灯的光区,而车身其他区域的光会保持原状,这样就能有效避免司机眩光的问题,且不会对驾驶员的视野构成影响。据了解,TI采用LED灯泡作为前大灯的光源,还内置了相应的LED驱动器。TI此前发布的TPS92682-Q1和TPS92520-Q1,专门针对LED前大灯应用场景。ziKesmc

TI把DLP®技术带入汽车领域,为车前灯带来了一些新应用。其中包括了基于高精度、高分辨率的投影效果,车企可基于该技术推出人车互动显示等应用。据介绍,TI的DLP®5531-Q1,基于0.55英寸的DMD产品,其尺寸特别小,光源镜头的高度可做到<40mm。ziKesmc

蔡征还强调说,TI还通过独特的电源解决方案,实现了更高功率灯具的尺寸优化。“在车身电子装置方面,帮助客户便捷地改进设计,以满足车身电子系统不断变化的功能和要求。”ziKesmc

·高级驾驶辅助系统

在TI看来,汽车的安全功能在车辆中逐渐成为主流。大家可能对TI ADAS系统的熟悉程度没有车身电子与照明系统高。毕竟早在2019年,TI就已经对外宣传基于DLP®技术的车身电子与照明系统。而当前,TI的ADAS系统进展如何?ziKesmc

TI的系统工程师已经为ADAS摄像头、雷达和传感器融合系统创建上百个参考设计。凭借对这些系统的深入了解,系统工程师可选择合适的元器件和配置,来实现系统中的特定设计需求。值得注意的是,TI还可提供测试数据、原理图和物料清单,来帮助客户加速设计过程。ziKesmc

以TI的生态合作伙伴德赛西威为例,驾驶员可利用德赛西威发布的基于TI Jacinto™处理器开发的ADAS系统,来实时掌握更多与驾驶环境有关的信息。Jacinto™处理器不仅拥有强大的算力,而且还具备优秀的深度学习推理性能,能带来包括自动车道保持,或在交通拥堵时感应何时启停等安全功能。ziKesmc

·毫米波雷达传感器

雷达技术也能保证汽车的安全行驶。大家一般在讨论ADAS系统的时候,也会关注到雷达技术。ziKesmc

为了将完整的雷达系统集成到单个芯片上,TI Kilby实验室的工程小组成功研发了毫米波雷达传感器,这是一个硬币大小的高频雷达传感器,分辨率不仅可以检测到障碍物的存在,而且还能识别汽车和行人之间的差异,并在单个芯片上满足最新的汽车安全标准,例如新车评估计划 (NCAP)。ziKesmc

通过把毫米波雷达传感器与集成的数字信号处理器(DSP)结合,TI的毫米波雷达传感器芯片支持直接在芯片上运行用于对象分类的机器视觉算法。简化了ADAS制造商的任务,有助于创建低功耗、体积微小,可被安装在后保险杠中的低成本系统。ziKesmc

·FPD-link SerDes系列

TI的车规级模拟和嵌入式产品的优异性能,有助于客户提高ADAS系统的精度、速度和可靠性让使驾驶更加安全。在FPD-link SerDes系列产品的帮助下,客户可实现从传感器到电子控制单元的高速度、低延迟的数据传输。通过聚合来自多个传感器的数据,从而设计出更小的系统,减少处理器上所需的输入和输出。ziKesmc

·信息娱乐系统与仪表组

在进行信息娱乐系统与仪表组设计时,建立在TI模拟、处理和DLP®技术上的完整子系统库,可帮助开发人员创建从端到端的互联信息娱乐和集群系统。硬件和软件的兼容性是子系统参考设计的核心,让开发人员更大限度实现跨多个系统的设计,缩短产品的上市时间、降低开发成本。ziKesmc

·混动、电动汽车动力系统

近年来,TI不断更新产品及技术,加速电动/混动动力总成设计,力求减排、轻量、高效,并减少机械零件数量。比如,最新推出的无线电池管理系统及多合一动力总成系统,可以帮助客户设计充电更快、性能更高且行驶距离更远的汽车,帮助实现多层次的产品布局,满足绿色低碳出行的市场需求。ziKesmc

·音频放大器、电源管理、接口芯片等产品

互联汽车指的不止是车内功能、通讯的互联,而是更进一步的,在车际间甚至车与其他关键设施之间的互联。V2X中的X是一个变量,能与车相联的选项有很多,其中重点系统应用都是车联万物的对象。而TI的音频放大器、电源管理和接口芯片等产品,可满足不同功能需求的参考设计,实现更高的带宽和更小的系统尺寸,帮助客户开发更小、更快、更高效的V2X系统。ziKesmc

TI为什么要主推氮化镓?

在汽车电气化中,TI在车载充电及DC/DC中主推氮化镓(GaN)技术,也有其他厂商在汽车领域主推SiC技术。为什么TI会选择主推GaN?ziKesmc

对此,蔡征解释说,GaN是一种相对较新的宽带隙半导体材料,具有更好的开关性能,它也具有更低的输入和输出电容,以及零反向恢复电荷,可显著降低功耗。ziKesmc

而SiC能提供与氮化镓相同类型的性能优势,例如更低的开关损耗和更高的效率。SiC进入市场的时间略长,因此它有更多的选择,相比目前可用的GaN解决方案,SiC支持更广泛的电压和导通电阻。如果将GaN器件与某些类似的SiC器件进行直接比较时,前者的开关损耗将降低约25%,并支持更高的工作频率。ziKesmc

据悉,2020年,TI推出了业界首款具有集成驱动器的650V车用GaN FET产品LMG3522R030-Q1,它针对400V和800V电池系统的3.3kW至22kW车载充电应用进行了优化。目前,TI正与客户合作开发功率密度大于4 kW/L的设计,这几乎是现有MOSFET和IGBT解决方案的两倍。ziKesmc

TI助力企业实现碳中和目标

自2021年,中国明确了碳中和目标,企业对碳排放的问题极其关注。TI的创新产品和方案致力于汽车和电网之间的系统电气化,从而帮助企业减少碳排放,最终实现碳中和的目标。毋庸置疑,在汽车上要做到碳排放,必须要先进技术及方案的支持。ziKesmc

以TI的动力总成系统的设计为例,将动力总成系统集成到一个紧凑的机械外壳,不但让设计和组装更简单,还减少了对多余包装材料的需求,并消除了冗余硬件。通过减轻汽车动力总成的重量,来减轻汽车整车的重量,从而提升汽车的整体效率。ziKesmc

另外,也可以通过提高功率密度来提升效率。把GaN技术应用到电动汽车中,可以在更高的效率下工作并保留热能,从而帮助延长行驶里程。这意味着需要的冷却器件更少且成本更低。根据TI的说法,由GaN制成的宽带隙开关与经过优化的高速栅极驱动器一起使用,可将磁性元件减小60%,从而降低了总体重量和成本。ziKesmc

通过实时感应和更高的控制环路开关频率,可以将牵引电机驱动到20K RPM,这促使汽车工程师制造出比之前只能达到10K RPM的设计小三分之一以上且性能更高的电机。ziKesmc

坚持完善本土支持体系

自从2016年中国跻身为全球最大新能源汽车消耗国之后,全球汽车产业链企业都把眼光聚焦在了中国汽车市场。虽然在本次采访中,蔡征并未提及TI在中国汽车市场的具体布局和规划,但是他最后强调说:“2022年是TI进入中国的第36个年头。36年来,我们有幸参与并见证了中国本土汽车产业的崛起。现在,伴随着汽车电气化、智能化和网联化的浪潮,我们也将通过TI完整的本土支持体系,持续赋能汽车产业,同中国客户一起迎接未来的挑战和机遇。”ziKesmc

本文为《国际电子商情》2022年1月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里ziKesmc

原创
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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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