国产车规新品涌现！电路保护方案走向高耐压、大功率，高边开关、ADC更高精度

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）近年来，全球汽车市场快速发展。2023年，我国汽车产量达3016.1万辆，同比增长11.6%；销量为3009.4万辆，同比增长12%。中国汽车工业协会表示，2023年国内汽车产销量均创历史新高。
 
下游市场的发展，给上游市场也带来了成长机会。特别是随着汽车高可靠性、高智能化的发展趋势，汽车芯片、功率器件以及被动器件等产品在可靠性等多个方面的要求都在增加。近期，电子发烧友网在行业展会上看到多家汽车半导体器件厂商均展示了各自的汽车新品，通过对产品的技术迭代，不断适配市场的需求。
 
 
多款车规高边开关芯片、ADC新品亮相，IGBT模块加速上量
希荻微现场展示了多款汽车领域的高边开关产品。例如汽车级单通道高边开关芯片HL8518，80mΩ Rds(on)带电流检测模拟反馈，休眠功耗小于1uA，适用3.3V和5V逻辑电平，芯片工作结温(Tj)为-40℃~+150℃。这也是今年刚发布的新品。此外，希荻微还展示了50mΩ的车规高边开关芯片HL8545，四通道40V ，待机电流可做到＜0.4μA，可用于侧继电器和阀门。

图：希荻微高边开关芯片

 
 
芯海已有多款产品通过车规级验证，包括32位通用车规微控制器车规级压力触控SoC芯片、车规USB Type-C控制器，以及新品汽车级 ADC。
 
汽车级ADC包括CS1x1x系列Sigma-Delta ADC、CS1795x SAR ADC。CS1x1x系列集成高精度基准和温度传感器，宽电压供电范围为2V到5.5V，可编程增益放大器(PGA)的输入范围从±102.4mV到±6.144 V，可用于汽车BMS、ADAS、OBC等场景。CS1795x 支持16/12/8/4通道，最高采样速率高达1MHz，应用于BMS电池总压和绝缘检测、ADAS域控等场景。
 
士兰微的产品包括集成电路、分立器件产品和发光二极管产品三大类。2023年主营业务
同比上升了12.28%，其中集成电路产品的营收达到31亿元，同比增长了14.88%。
 
在此次行业展会上，士兰微展示了新能源汽车-汽车主/辅驱功率模块、车规级功率器件、车载空调智能功率模块等产品，产品可应用于充电桩、车载充电器、车身域、汽车照明等领域。
 
新能源汽车-汽车主/辅驱功率模块产品方面，士兰微展示了其Silan B7 Pro单并模块、黑金刚IGBT功率模块、B3D模块等产品。其中，Silan B7 Pro单并模块SGM480SS8B7TFM、黑金刚IGBT功率模块基于FS5++工艺。SGM480SS8B7TFM的功率可达120kW、峰值电流能力可达350ARMS，主要用于混动汽车等应用领域。
 
黑金刚IGBT功率模块主要用于纯电动汽车领域，IGBT集成片上温度检测功能，VCES 750V。据了解，士兰微的IGBT（包括 IGBT 器件和 PIM 模块）产品在2023年的营收达到 14 亿元，同比增长140%以上，也是增长最快的产品之一。
 
IGBT 是新能源汽车的能源转换和传输的核心器件，随着新能源汽车对续航里程、充电速度等各方面的要求，特别是800V平台新能源汽车的渗透率逐渐提升，IGBT也朝着高性能迭代。士兰微已经推出了600A/1200V IGBT模块（B3模块），作为高性能的汽车驱动模块，能够提升新能源汽车的行驶动力和充电速度。未来，市场对高性能 IGBT 的需求将持续增长。除了士兰微，业内的IGBT厂商还有时代电气、斯达半导。
 

图：新能源汽车-汽车主/辅驱功率模块

 
 
SIC、GaN第三代半导体产品“涌现”
当前，越来越多汽车厂商推出超级快充系统，除了IGBT在快充发挥出关键性能，凭借高导热率、高击穿场强等特性，碳化硅（SiC）也在汽车领域崭露头角，成为汽车电力系统的关键材料。研究机构认为，到2027年，碳化硅功率器件的市场规模将超过100亿美元。
 
碳化硅的技术瓶颈主要是在设备、工艺、材料、专利等各方面。在国内厂商的积极投入下，当前，碳化硅功率半导体模块国产化的导入率约为8%，未来这个数字还将持续提升。
 
芯干线展示了公司碳化硅MOS、碳化硅二极管等产品，可用于电动汽车充电、太阳能光伏逆变器、DC/DC转换器等领域。

图：芯干线碳化硅产品

目前，士兰微已经推出了多款SiC MOSFET，具备低导通损耗、开关损耗等特点。例如SCDP120R013N2P48是一款1200V、13.5mΩ的SiC MOSFET，能够用于电动汽车的高压DC/DC转换器以及快速充电器等场景。
 
士兰微2023年财报显示，公司的Ⅱ代 SiC MOSFET 芯片生产的电动汽车主电机驱动模块，已通过部分客户测试，今年一季度开始实现批量生产和交付。
 

图：士兰微碳化硅产品

 
 
安世半导体在汽车领域已经推出了汽车二极管、汽车ESD保护和TVS、汽车MOSFET等产品。其在2023年12月推出了首款 SiC MOSFET。根据介绍，公司的1200 V SiC MOSFET，工作温度范围内RDson漂移超低，是业界的1.4倍，能够减少高工作温度下的导通损耗，适用于电机驱动等场景。超低阈值电压容差，阈值电压可以做到2.9 V。还具有低栅极电荷、超低正向压降等优势。
 
作为业内的氮化镓以及碳化硅器件厂商，芯干线还展示了公司的650V氮化镓功率器件，通态电阻为100毫欧，可用于E-Bike Charger 电动自行车充电器等产品。
 
 
高耐压、大功率，汽车电路保护方案持续升级
随着汽车电气化的发展趋势，对电路保护的要求也在不断提升。在展会上，Littelfuse、里阳半导体均展示了公司的最新产品。
 
Littelfuse在汽车电路保护方面推出了TVS二极管、保险丝等多款产品。Littelfuse已经推出了包括828系列、526系列、885系列在内的多个系列保险丝/熔断器。值得一提的是，Littelfuse率先完成了保险丝的AEC-Q200 E版本车规级验证。
 

图：Littelfuse汽车级保险丝、TVS二极管

 
根据介绍，526系列额定电压为500 Vac/Vdc，额定分断电流为10,000A，标称额定电流为30A-50A，可用于车载充电器（OBC）和配电盒（PDU）中。483A系列是一款超小1206尺寸的保险丝产品，工作温度范围为-55°到12°。
 
里阳半导体作为业内的汽车电子保护方案提供商，也推出了多款车规瞬态电压抑制二极管TVS。其中，LRD60T-16W系列可用于充电桩，具备优秀的温度降额特性，适配高耐压、大功率的应用环境。
 
汽车BMS中，TVS能够应用在电源端口保护、信号端口保护等方面。一般来说，TVS的VR值需要大于或等于应用电路电压的1.2倍，不同的应用场景相对于的功率也不相同，因此需要选择合适功率的TVS。目前，里阳半导体已经推出了用于DC12V电源系统的SM8S24A，以及用于DC24V电源系统的SM8S33A。
 
从上述产品来看，不管是保险丝还是TVS，产品的迭代都在朝着高耐压、大功率的趋势迭代，并且通过AEC-Q200 E版本的保险丝，对工作范围温度也有了更高的要求。