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車規(guī)級功率器件?:一輛汽車需要哪些半導(dǎo)體器件?

一輛汽車需要哪些半導(dǎo)體器件?


輛汽車會用到的電子器件

汽車電子控制系統(tǒng)

車載電子裝置

汽車電子控制系統(tǒng)是利用半導(dǎo)體等芯片,通過和汽車機(jī)械系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起,對汽車的各個子系統(tǒng)進(jìn)行控制,是保證汽車完成基本行駛功能不可或缺的控制單元

車載電子裝置是利用單獨(dú)的電子設(shè)備,獨(dú)自承擔(dān)并實(shí)現(xiàn)其功能,對車輛的行駛性能并不會產(chǎn)生過多直接的影響,主要用于提升汽車舒適性和便利性。

控制汽車行駛

增加娛樂性和舒適性

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若只考慮汽車行駛所需芯片呢?

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傳統(tǒng)汽車 VS 智能電動車核心部件對比

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汽車芯片按功能主要分為計算與控制芯片、傳感器芯片、功率半導(dǎo)體、模擬和通信芯片、存儲芯片等種類。


主要負(fù)責(zé)功率轉(zhuǎn)換,多用于電源和接口。例如:IGBT功率芯片、MOSFET等。目前電動車(不含 48VMHEV)系統(tǒng)架構(gòu)中涉及到功率器件的組件包括:電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中的主逆變器、車載充電系統(tǒng)(OBC)、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(DC-DC)和非車載充電樁。


IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),中文名稱絕緣柵雙極型晶體管,是由 BJT 和 MOSFET 組成的復(fù)合功率半導(dǎo)體器件,同時具備 MOSFET 開關(guān)速度高、輸入阻抗高、控制功率低、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)損耗小的優(yōu)點(diǎn)。

MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor-金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)是一種半導(dǎo)體器件,廣泛用于開關(guān)目的和電子設(shè)備中電子信號的放大。

SiC 是由硅(Si)和碳(C)組成的化合物半導(dǎo)體材料,是目前在電力電子領(lǐng)域發(fā)展最快的功率半導(dǎo)體器件之一。

功率半導(dǎo)體主要布局企業(yè)有:

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汽車芯片:穩(wěn)定壓倒一切

汽車芯片因其交通工具的特殊性而十分注重可靠性,安全性及長效性!為何首推可靠性?由于車規(guī)芯片的特點(diǎn):

1、車輛運(yùn)行環(huán)境惡劣
發(fā)動機(jī)艙內(nèi)溫度區(qū)間為 -40°C~150°C,所以車輛芯片要滿足這一較大溫度運(yùn)行區(qū)間,消費(fèi)芯片僅要滿足 0°C~70°C 的運(yùn)行環(huán)境。加之車輛行進(jìn)時會遇到較多振動與沖擊,且車內(nèi)環(huán)境濕度大,粉塵大,侵蝕大等問題遠(yuǎn)超消費(fèi)芯片所需。
2、汽車產(chǎn)品的設(shè)計壽命更長
手機(jī)的生命周期在 3 年,最多不超過 5 年,而汽車設(shè)計壽命普遍都在 15 年或 20 萬 公里左右,遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子產(chǎn)品壽命要求。因此,汽車芯片的產(chǎn)品生命周期要求在 15 年以上,而供貨周期可能長達(dá) 30 年。
在這樣的情況下,如何保持芯片的一致性、可靠性,是車規(guī)芯片首先要考慮的問題。
3、安全在汽車芯片中格外重要
汽車芯片的安全主要由功能安全與信息安全兩個方面組成。
手機(jī)芯片死掉可以停機(jī)重新啟動,但一旦汽車芯片宕機(jī)就有可能引發(fā)嚴(yán)重安全事故,這對于消費(fèi)者而言根本無從談起。因此,在汽車芯片設(shè)計時,首先要將功能安全放在架構(gòu)設(shè)計之初就成為車規(guī)芯片中極為重要的組成部分,采用獨(dú)立的安全島的設(shè)計,在關(guān)鍵模塊、計算模塊、總線、內(nèi)存等等都有 ECC、CRC 的數(shù)據(jù)校驗(yàn),包括整個生產(chǎn)過程都采用車規(guī)芯片的工藝,以確保車規(guī)芯片的功能安全。
隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣,信息安全變得越來越重要,汽車作為實(shí)時在線設(shè)備,其與網(wǎng)絡(luò)的溝通包括與車內(nèi)車載網(wǎng)絡(luò)溝通,都要加密數(shù)據(jù),不然就有可能被黑客入侵。因此有必要預(yù)先將高性能加密校驗(yàn)?zāi)K嵌入到芯片內(nèi)部。
針對功能安全,國際組織 IEC 發(fā)布了 IEC 61508 標(biāo)準(zhǔn),并衍生出了一系列適用不同行業(yè)的功能安全標(biāo)準(zhǔn),如下圖:

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4、汽車芯片設(shè)計還要考慮長效性

手機(jī)芯片的發(fā)展基本遵循摩爾定律,每年都會發(fā)布新一代芯片,每年都有新旗艦機(jī)的上市,基本上一款芯片能滿足兩三年內(nèi)的軟件系統(tǒng)性能需求即可。但汽車開發(fā)周期較長,新車型從研發(fā)到上市驗(yàn)證需要至少兩年的時間,意味著汽車芯片設(shè)計必須具有前瞻性,能夠滿足顧客今后 3 ~ 5 年內(nèi)的一種前瞻性需求。此外,隨著當(dāng)前汽車中軟件數(shù)量的不斷增加,從芯片開發(fā)角度看,不僅需要支持多個操作系統(tǒng),而且還需要支持軟件中不斷迭代的要求。
所以車規(guī)級芯片表現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)化周期長、供應(yīng)體系閾值高等特點(diǎn)。進(jìn)入汽車電子主流供應(yīng)鏈體系需滿足多項(xiàng)基本要求:滿足北美汽車產(chǎn)業(yè)所推出的 AEC-Q100(IC)、101(離散元件)、200 (被動零件)可靠度標(biāo)準(zhǔn);遵從汽車電子、軟件功能安全國際標(biāo)準(zhǔn) ISO 26262;符合 ISO 21448 預(yù)期功能安全,覆蓋基于非系統(tǒng)失效導(dǎo)致的安全隱患;符合 ISO21434 網(wǎng)絡(luò)安全要求,合理保證車輛及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全;滿足零失效供應(yīng)鏈品質(zhì)管理準(zhǔn)則 IATF 16949 標(biāo)準(zhǔn)。基本上一個芯片車規(guī)級認(rèn)證一般需要 3 - 5 年的時間,這對于芯片廠商來說是巨大的技術(shù)成本,生產(chǎn)成本和時間成本考驗(yàn)。Mobileye 用了整整 8 年才獲得第一張車企訂單,英偉達(dá)當(dāng)前主力芯片 Xavier 的研發(fā)耗資達(dá) 20 億美元。

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汽車功率半導(dǎo)體器件清洗:

針對各類半導(dǎo)體不同的封裝工藝如功率器件QFN,為保證產(chǎn)品的可靠性,合明科技研發(fā)多款自主知識產(chǎn)權(quán)專利清洗劑,針對不同工藝及應(yīng)用的半導(dǎo)體封裝需要的精密清洗要求,合明科技在水基清洗方面開發(fā)了較為完整的水基系列產(chǎn)品,精細(xì)化對應(yīng)涵蓋從半導(dǎo)體封裝到PCBA組件終端,包括有水基清洗劑和半水基清洗劑,堿性水基清洗劑和中性水基清洗劑等。具體表現(xiàn)在,在同等的清洗力的情況下,合明科技的兼容性較佳,兼容的材料更為廣泛;在同等的兼容性下,合明科技的功率器件QFN清洗劑清洗的錫膏種類更多(測試過的錫膏品種有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌;測試過的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分),清洗速度更快,離子殘留低、干凈度更好。合明科技專注電子制程精密清洗20多年經(jīng)驗(yàn),在水基清洗劑方面頗有心得,包括油墨水基清洗劑,環(huán)保清洗劑,半導(dǎo)體芯片封裝水基清洗劑等數(shù)十款產(chǎn)品,多年來受到無數(shù)客戶的青睞。我們有強(qiáng)大的售前技術(shù)指導(dǎo)和最貼心的服務(wù),水基清洗,選擇合科技,決不會讓您失望!合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù),滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求,打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。以上便是功率器件的材料的演進(jìn)與功率器件電子芯片清洗介紹介紹,希望可以幫到您!

 


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