清潔安全的汽車將由功能電子化和自動駕駛賦能

Joseph Notaro

未來的汽車將是清潔和安全的汽車，由先進的汽車功能電子化和自動駕駛技術賦能。

1 功率器件賦能電動汽車

電動車可幫助實現零排放，其市場發展是令人興奮和充滿生機的，隨著電動車銷售不斷增長，必須推出滿足駕駛員需求的基礎設施，以提供一個快速充電站網絡，使他們能夠快速完成行程，而沒有“續航里程焦慮癥”。這一領域的要求正在迅速發展，需要超過350 kW的功率水平和95%的能效成為“常規”。

鑒于這些充電樁部署在不同的環境和地點，緊湊性、魯棒性和增強的可靠性都是設計人員面臨的挑戰。安森美半導體用于各種車載充電器（OBC）平臺的高壓硅和碳化硅（SiC）功率開關，加快充電時間。尤其是SiC可以優化充電能效和實現快速充電，讓駕駛員花更少的時間充電，目標是在幾乎與傳統汽車加油相同的時間內為電動車充電。然而，由于SiC的物理特性，存在一些挑戰。安森美半導體擁有數十年硅制造專知，正在將碳化硅以最佳性能和質量、合適的成本大批量推向市場。如最新的1 200 V M1完整SiC MOSFET 2 pack模塊（如圖1），基于平面技術，適合（18～20）V范圍內的驅動電壓，易于用負門極電壓驅動。較大裸芯片與溝槽式MOSFET相比，降低了熱阻，從而在相同的工作溫度下降低了裸芯片溫度。NXH010P120MNF配置為2-PACK半橋架構，是采用F1封裝的10 mohm器件，而NXH006P120MNF2是采用F2封裝的6 mohm器件。這些封裝采用壓接式引腳，且嵌入的一個負溫系數（NTC）熱敏電阻有助于溫度監測。安森美半導體的SiC MOSFET與新的模塊和門極驅動器相輔相成，比類似的硅器件提供更勝一籌的開關性能和增強的散熱性，令能效和功率密度更高，電磁干擾（EMI）得以改善，并減小系統尺寸和重量。安森美半導體最近發布的650 V SiC MOSFET采用新穎的有源單元設計，結合先進的薄晶圓技術，使（RDS（on）*area）的品質因數（FoM）達到同類最佳。該系列器件如NVBG015N065SC1、NTBG015N065SC1、NVH4L015N065SC1和NTH4L015N065SC等是市場上采用D2PAK7L/TO247封裝的具有最低RDS（on）的MOSFET。1200 V和900 V N溝道SiC MOSFET芯片尺寸小，減少了器件電容和門極電荷（Qg低至220 nC），從而減少電動車充電樁所需高頻工作的開關損耗。

2 圖像傳感器賦能智能感知

隨著車輛向更先進的安全性和自主性的演變，車輛需要感知到車輛內部、車輛周圍和遠離車輛的地方發生了什么，以主動采取行動保護車內人員和車外行人。智能感知方案是先進安全和自主功能的核心，包括圖像傳感器、激光雷達等，它們是車輛的眼睛和耳朵，需要在所有照明條件下（白天、晚上、在明亮的陽光下駛入/駛出隧道等）和所有天氣條件下運行。傳感器的性能每一代都在提高，工作范圍也在擴大。今天的汽車圖像傳感器清晰度更高（>800萬像素），動態范圍更高（>140 dB），改進的圖像質量可更早檢測到易受傷害的道路使用者（VRU），且有更大的余量。此外，這種改進的性能正在為更高水平的安全和自動駕駛功能開辟道路，因為它能夠更好地檢測車道和道路上的危險物體，識別交通標志的限速信息，區分交通燈的紅、黃、綠信號等。激光雷達（LiDAR）傳感器同樣有著類似的性能提升。這些多樣化和互補的感知模式使得車輛在所有天氣和駕駛條件下達到更高的自動化水平。

為支持從2、3級自動駕駛躍遷到更高的等級和實現零交通事故，安森美半導體不斷提高傳感器在所有條件下的性能。作為第一大汽車圖像傳感器供應商，安森美半導體提供的傳感器具備領先業界的高動態范圍、減少LED閃爍（LFM）和微光靈敏度（如我們的230萬像素AR0233AT或830萬像素AR0820AT），并不斷推動創新。安森美半導體用于LiDAR的核心傳感器技術對單個光子敏感，同時還能在環境陽光直射條件下工作。硅光電倍增器（SiPM）是基于單光子雪崩二極管（SPAD）的探測器，使系統能夠探測到最遠的物體，即使它們的反射率極低（如圖2）。SPAD陣列是飛行時間圖像傳感器，可以實現高分辨率的4D成像，同時捕獲場景中所有點的深度數據和強度[如車規級ArrayRDM-0112A20-QFN 1x12元素硅光電倍增管（SiPM）陣列]。