世界汽車電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與汽車工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)，美國、歐洲、日本是全球傳統(tǒng)的主要汽車市場，也是汽車電子產(chǎn)業(yè)的技術(shù)領(lǐng)先者，掌握著國際汽車電子行業(yè)的核心技術(shù)與市場發(fā)展優(yōu)勢。本月電源網(wǎng)高端訪談以汽車電子為主題，邀請國外眾多優(yōu)秀企業(yè)，共同探討汽車電子技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新、汽車電子產(chǎn)品的現(xiàn)狀與汽車電子產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展道路。

作為先進半導(dǎo)體和存儲解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商，東芝電子元件及存儲裝置株式會社（簡稱東芝)在汽車電子領(lǐng)域擁有汽車電氣化、智能化所需的豐富的半導(dǎo)體產(chǎn)品，專注于用于電動助力轉(zhuǎn)向等應(yīng)用的車載逆變器、電池管理系統(tǒng)和電機驅(qū)動IC。其中，高壓和低損耗功率器件為實現(xiàn)高效電氣化做出了重大貢獻。本期電源網(wǎng)高端訪談邀請到東芝電子元件（上海）有限公司半導(dǎo)體技術(shù)統(tǒng)括部/技術(shù)企劃部高級經(jīng)理黃文源一起深入探討在持續(xù)的創(chuàng)新中能看到怎樣的汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢？對未來一兩年的市場有哪些預(yù)期？哪一款產(chǎn)品近期市場反饋最好？以及在SiC領(lǐng)域的產(chǎn)品進展等工程師關(guān)心的問題。

東芝電子元件（上海）有限公司半導(dǎo)體技術(shù)統(tǒng)括部/技術(shù)企劃部高級經(jīng)理黃文源

電源網(wǎng)：貴公司每年都在發(fā)布新技術(shù)、新產(chǎn)品，請問您在持續(xù)的創(chuàng)新中能看到怎樣的汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢？您對未來一兩年的市場有哪些預(yù)期？

黃文源：近些年來汽車界有一個比較熱門的詞叫做“汽車新四化”，就是電動化，網(wǎng)聯(lián)化，智能化，共享化。 基于這樣的一個市場發(fā)展趨勢，我們認為在相當長的時期內(nèi)，“CASE”將是汽車和車載半導(dǎo)體行業(yè)中最重要的關(guān)鍵詞。所謂“CASE”是由英文單詞Connected（網(wǎng)聯(lián)）、Autonomous（自動駕駛）、Shared（共享）、Electric（電氣化）的首字母縮寫而成，“網(wǎng)聯(lián)、自動駕駛、共享、電氣化”這些領(lǐng)域的技術(shù)正在不斷地創(chuàng)新、進步，汽車概念也正在發(fā)生巨大變化。東芝也正在根據(jù)CASE的要求開發(fā)車載半導(dǎo)體產(chǎn)品。

從汽車的物理構(gòu)成來看，其實，現(xiàn)在的車是由“硬件+網(wǎng)絡(luò)”做成，對東芝這樣一個車載半導(dǎo)體公司來說，汽車電子的發(fā)展，單車中半導(dǎo)體占比的提高，給我們的車用半導(dǎo)體器件業(yè)務(wù)帶來了極大的機遇。東芝的車載半導(dǎo)體器件幾乎涵蓋了車的大部分領(lǐng)域，歸納總結(jié)后，有如下內(nèi)容：1.電機驅(qū)動：相對來說，電機驅(qū)動是東芝車載半導(dǎo)體中較主要的一部分，涉及到MCD，IPD，MOSFET，IGBT等等器件；2.光耦用于BMS；3.功率半導(dǎo)體器件IGBT，MOSFET，用于逆變器，DC/DC轉(zhuǎn)換，以及最近比較流行的SiC等。隨著800V系統(tǒng)發(fā)展，SiC的用量將會快速上升；4.MPD橋接芯片為顯示接口和以太網(wǎng)接口的轉(zhuǎn)換。以上這些領(lǐng)域，在今后相當長的一段時期內(nèi)可以被期待。

電源網(wǎng)：請問貴公司哪一款產(chǎn)品近期市場反饋最好？它是基于用戶的哪些痛點和訴求而開始研究的？為用戶提供的解決方案有哪些優(yōu)勢？

黃文源：在智能座艙域中，隨著車載信息娛樂（IVI）和Telematics系統(tǒng)以及其他車載系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，需要更強大的功能和更高的性能，車載設(shè)備的新接口標準也不斷增加。因此，很容易出現(xiàn)外圍器件與片上系統(tǒng)（SoC）之間的接口差異問題，東芝作為長期在此領(lǐng)域中耕耘的車載半導(dǎo)體供應(yīng)商，開發(fā)了車載外圍橋接IC和車載以太網(wǎng)橋接IC助力此問題的解決。

SoC被廣泛應(yīng)用于智能手機和平板電腦，隨著IVI系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，對于功能和性能的要求更高，SoC現(xiàn)已越來越多地出現(xiàn)在汽車應(yīng)用中。但是，由于顯示器等設(shè)備之間的連接標準不同，現(xiàn)有的SoC往往缺少汽車網(wǎng)絡(luò)所需的接口，如下圖所示的東芝車載外圍橋接IC滿足了各種接口之間的轉(zhuǎn)換需求。目前，此類IC已被著名車企用于量產(chǎn)車型中。

另外，現(xiàn)在越來越多的道路車輛具有車載連接，配備有互聯(lián)網(wǎng)和蜂窩接入，允許車載系統(tǒng)和設(shè)備以及外部系統(tǒng)和服務(wù)共享信息。其中低延遲通信對于高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛技術(shù)至關(guān)重要。這些技術(shù)開發(fā)都需要更為復(fù)雜的車載通信系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)由可靠的傳輸標準和實時數(shù)據(jù)傳輸來支撐。以太網(wǎng)TSN標準正是專門為了滿足這些需求而開發(fā)的。

東芝開發(fā)的TC956x系列是下一代車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的以太網(wǎng)橋接IC，可支持以太網(wǎng)AVB／TSN實現(xiàn)車載高速同步網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

? TC9560／9562系列支持IEEE 802.1AS和IEEE 802.1Qav等標準（通常稱為以太網(wǎng)AVB），也支持IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qbu和IEEE 802.3br等標準（通常稱為以太網(wǎng)TSN）。TC9560／9562系列連接至應(yīng)用處理器或其它SoC主機后，就可以允許主機設(shè)備通過汽車內(nèi)的10／100／1000以太網(wǎng)絡(luò)傳輸音頻、視頻和數(shù)據(jù)。

? 與主機的連接是通過PCIe®，它運行于適合音頻流的2.5／5.0GT/s（PCIeGen1.0／2.0），480MbpsHSIC或TDM（分時多路傳輸）／I2S。

? 提供以太網(wǎng)PHY接口，可以選擇SGMII、RGMII、RMII和MII。

? 其設(shè)計目標是實現(xiàn)低功率模式，即室溫下通常消耗1mW（東芝測量）。TC9560／9562系列通常只需要100ms的時間即可返回至正常操作狀態(tài)（東芝測量），從而滿足了市場需求。

電源網(wǎng)：雖然基于SiC功率器件產(chǎn)品前景廣闊，但是SiC產(chǎn)品的商業(yè)化挑戰(zhàn)仍然存在。請問貴公司在SiC領(lǐng)域的產(chǎn)品進展如何？

黃文源：近幾年，得益于市場對高耐壓低損耗功率器件的強勁需求，第三代半導(dǎo)體得到了快速發(fā)展，特別是碳化硅器件已經(jīng)處于加速發(fā)展的階段。業(yè)內(nèi)廠家都在不同程度上計劃或者已經(jīng)開始擴大生產(chǎn)規(guī)模。東芝作為半導(dǎo)體行業(yè)的重要廠家之一，當然也加入到了這一行列，我們的產(chǎn)品包括SiC MOSFET、SiC肖特基勢壘二極管以及SiC MOSFET模塊。

近期，東芝推出了第三代碳化硅（SiC）MOSFET產(chǎn)品，包括電壓分別為650V和1200V的兩款系列產(chǎn)品。東芝在第三代產(chǎn)品中內(nèi)置了與SiC MOSFET內(nèi)部寄生二極管并聯(lián)的SiC肖特基勢壘二極管（SBD），其正向電壓（VF）低至1.35V（典型值），以抑制RDS(on) 波動，從而提高可靠性。此外，與第2代產(chǎn)品相比，東芝先進的SiC工藝顯著改善了單位面積導(dǎo)通電阻RonA，以及表征開關(guān)特性的性能指標RonxQgd。RonA降低了43%，Ron×Qgd降低了80%，開關(guān)損耗低了大約20%。此外，東芝的碳化硅MOSFET具有高柵極閾值電壓，有助于減少由于開關(guān)噪聲而導(dǎo)致的誤導(dǎo)通的可能性，可防止開關(guān)噪聲引起的故障，使柵極驅(qū)動電路的設(shè)計變得簡單。

東芝第三代SiC MOSFET擁有更低的功耗，支持各種高功率密度應(yīng)用，如開關(guān)電源（數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、通信設(shè)備等）、不間斷電源（UPS）、光伏逆變器、電動汽車充電站等。

SiC肖特基勢壘二極管（SBD）具有高反向電壓額定值。除了提供具有較短反向恢復(fù)時間（trr）的SBD外，東芝還提供650V SBD，它具有結(jié)型肖特基勢壘（JBS）結(jié)構(gòu)，可提供開關(guān)電源所需的低泄漏電流（Ir）和高浪涌電流能力。這些器件有助于提高開關(guān)電源的效率。

SiC MOSFET模塊，是采用新型材料碳化硅（SiC）的功率半導(dǎo)體組合器件，在高速開關(guān)性能方面優(yōu)于目前占據(jù)主流的硅（Si）功率半導(dǎo)體（IGBT），以及在高溫環(huán)境中使用的其它硅（Si）功率半導(dǎo)體器件。它滿足了工業(yè)應(yīng)用設(shè)備（如軌道車輛用逆變器和轉(zhuǎn)換器以及光伏逆變器）對于更高額定電壓和更大電流容量的需求，并且適合低損耗和小型化應(yīng)用的要求。

東芝采用TO-247封裝的第三代碳化硅MOSFET已經(jīng)在量產(chǎn)中，采用TO-247-4L封裝的碳化硅MOSFET計劃將于2023年開始量產(chǎn)，它將提供比采用TO-247封裝更高的開關(guān)速度。