智能电动化浪潮下,汽车半导体如何赋能行业未来发展? ——慕尼黑上海电子展揭秘汽车电子新动能

2025-04-11 15:00:17 科技

【导语】随着全球汽车产业加速向电动化、智能化转型,汽车芯片行业迎来了前所未有的发展机遇。尽管过去几年汽车芯片行业处于去库存阶段,但在智能驾驶和电动化趋势下,对特定类型芯片的需求依然强劲。慕尼黑上海电子展即将揭幕,众多半导体厂商如英飞凌、Littelfuse、TDK及纳芯微等将集中展示其先进的汽车电子产品和解决方案。本文将深入探讨这些创新技术如何赋能汽车产业,推动行业迈向更加智能、高效的未来。

智能电动化浪潮下,汽车半导体如何赋能行业未来发展? ——慕尼黑上海电子展揭秘汽车电子新动能

过去几年,汽车芯片行业一直处于去库存阶段,但在汽车智能化和电动化的趋势下,对一些类型的汽车芯片仍有较强需求,如为智驾提供算力的芯片、汽车图像传感器,以及高性能微控制器(MCU)等。

 

其中,智能驾驶将带动万亿级产业发展。根据《中国智能驾驶商业化发展白皮书》显示,2024年我国智能网联汽车产业规模达11082亿元,增速为34%,预计到2030年市场规模有望突破5万亿

 

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此外,随着汽车电动化的发展趋势,也推动了对功率半导体的需求,尤其是以SiC、GaN为代表的第三代半导体功率器件,它们具有的高耐压、低导通电阻,以及寄生参数小等特性,非常适用于制造大功率汽车电子器件,如车载充电器(OBC)、降压转换器和主趋逆变器等。

 

在即将于2025年4月15-17日举办的慕尼黑上海电子展上,汽车电子也是一个颇受关注的热点领域。包括英飞凌(N5.501)、Littelfuse(N5.505)、纳芯微电子(N5.521),以及TDK(N1.210)等厂商都展出汽车电子相关的产品和解决方案。

 

英飞凌高可靠性MCU产品赋能汽车产业转型

在此次展会上,英飞凌(展位:N5.501将展出覆盖智能座舱、自动驾驶、底盘转向、智能车灯以及集成式(shì)热(rè)管(guǎn)理(lǐ)等(děng)多(duō)个(gè)应(yīng)用(yòng)领(lǐng)域的(de)展(zhǎn)品(pǐn)。

 

对(duì)于(yú)汽(qì)车(chē)级(jí)芯(xīn)片(piàn),其(qí)质(zhì)量(liàng)和(hé)可(kě)靠(kào)性(xìng)要(yào)求(qiú)较(jiào)其(qí)它(tā)领(lǐng)域都(dōu)高(gāo)得(de)多(duō)。英(yīng)飞(fēi)凌(líng)科(kē)技(jì)汽(qì)车(chē)业(yè)务(wu)智(zhì)能(néng)座(zuò)舱(cāng)技(jì)术(shù)负(fù)责(zé)人(rén)邱(qiū)荣(róng)斌(bīn)表(biǎo)示(shì):“英(yīng)飞(fēi)凌(líng)一(yī)贯(guàn)把(bǎ)质(zhì)量(liàng)和(hé)可(kě)靠(kào)性(xìng)作(zuò)为(wèi)我(wǒ)们(men)产(chǎn)品(pǐn)的(de)生(shēng)命(mìng)线(xiàn),芯(xīn)片(piàn)质(zhì)量(liàng)也(yě)是(shì)英(yīng)飞(fēi)凌(líng)很(hěn)多(duō)客(kè)户(hù)认(rèn)可(kě)的(de)和(hé)其(qí)他(tā)友(you)商(shāng)的(de)主要(yào)差(chà)异(yì)点(diǎn)之(zhī)一(yī)。”

 

他(tā)进(jìn)一(yī)步(bù)表(biǎo)示(shì):“随(suí)着(zhe)汽(qì)车(chē)芯(xīn)片(piàn)集成(chéng)规(guī)模(mó)越(yuè)来(lái)越(yuè)高(gāo),对(duì)于芯片的安全性和可靠性也提出了更高的要求。”他以英飞凌TC3X MCU为例,该MCU内部集成了超过10亿个晶体管,电路规模也异常复杂,为了保证芯片能够在各种极端条件下可靠地工作,英飞凌在进行产品设计时就全面考虑可能出现的各种失效情况,在芯片内部集成各种硬件冗余电路和诊断电路,确保在某些电路失效的情况下芯片仍能正常工作,或者检测到异常后能及时进入安全状态。

 

值得一提的是,TC3X MCU也是汽车行业第一个拿到ISO-26262 ASIL-D认证证书的芯片。

 

在智能座舱和自动驾驶领域,英飞凌计算类芯片的重点还将继续专注提供高实(shí)时(shí)性(xìng)和可靠性计算的微控制器(MCU)芯片上,因为MCU在智能座舱和自动驾驶上必不可少,与提供大算力的SoC芯片形成一个很好的互相补充的局面。作为TC3X MCU的下一代,TC4X MCU采用最新的28nm工艺,以及异构的计算架构,除了集成最多6个500兆主频的锁步CPU核之外,还集成了一个并行计算单元(PPU),能执行256位宽的向量运算,并提供26GFLOPs的AI算力,为未来需要高实时性和安全性的AI应用提供了硬件基础。

 

软件定义汽车(SDV)是汽车行业明确的技术趋势,它不仅可以大大加快主机厂开发应用层软件的速度,也为主机厂从传统的硬件盈利过渡到软件盈利提供基础。作为汽车半导体的主要供应商之一,英飞凌的MCU产品也将在这一趋势下,扮演重要角色。邱荣斌解释道:“软件定义汽车在电子电气架构上必然会采用以太网作为主干网,因此我们的MCU类产品对于未来高性能以太网的支持变的尤为重要。另外,在软件架构上,我们需要扩大和汽车软件生态圈的伙伴们的合作,除了要支持传统的AUTOSAR CP的软件架构外,还需要支持各种新型的操作系统以及OEM对于自研操作系统的需求,以及面向服务化的中间层软件如SOME/IP和DDS等的支持。”

 

AI技术的发展也将对汽车行业产生重大和深远的影响。邱荣斌表示:“英飞凌也一直关注AI技术对于汽车半导体行业带来的影响。首先,在产品定义上,我们需要考虑集成更多支持AI的功能,以满足未来汽车日益增长的AI需求;同时,AI SoC的广泛应用也提供了许多周边芯片的需求,英飞凌将重点布局这类产品;其次,AI对于半导体的设计和生产也可能产生重大的影响,未来部分芯片的设计将有望通过AI来实现,半导体产线的自动化程度和生产效率也会因为AI技术带来迅速提高,并且有望带来成本的缩减。最后,AI技术也将有望被用于和我们客户的沟通中,这有助于我们提高对客户需求响应的及时性,从而提升客户的满意度。”

 

持续赋能核心动力域创新,纳芯微携多领域汽车芯片解决方案亮相慕展

作为国内早期投身于汽车市场的芯片企业之一,纳芯微(wēi)(展(zhǎn)位(wèi):N5.521在本次慕尼黑上海电子展上将展示汽车三电、车身控制与照明、智能座舱与热管理等汽车应用的芯片解决方案。

 

针对车载充电机OBC领域,纳芯微将展示完整的OBC系统解决方案,产品覆盖电流、电压、温度检测传感器,数字隔离器与CAN收发器,隔离/非隔离栅极驱动器,以及LDO、Buck等电源管理芯片,实现从信号感知、数字通信、功率驱动到电源管理的全链路覆盖。凭借丰富的车规级芯片组合,纳芯微OBC解决方案可满足多种功率平台(3.3kW、6.6kW、11kW、22kW)设计需求。

 

在车身控制BCM领域,纳芯微的车身控制BCM解决方案涵盖了座椅、后视镜、灯光、空调等多类车身负载控制,提供从电源管理、通信、驱动控制到信号采集的全栈芯片支持,可全面满足主流BCM模块对功能、安全与稳定性的高标准需求。

 

在车身照明领域,纳芯微已推出一系列车规级线性LED驱动芯片,如NSL2161x、NSL2163x、NSL21912/16/24,覆盖1/3/12/16/24等多通道选择,广泛应用于传统尾灯、动态尾灯和发光格栅等场景。此外,纳芯微高集成度氛围灯驱动SoC产品NSUC1500也已于近期发布,助力打造更高效、更具创新性的智能座舱照明方案。

 

随着用户对车辆舒适性和娱乐性的需求越来越高,汽车音频系统扮演越来越重要的角色。针对汽车音频系统,纳芯微的数字输入车规级D类(Class D)音频功率放大器NSDA6934-Q1,可实现四个通道音频输出,每通道可输出最大75W功率,支持低延迟模式和最高192kHz的采样率,具备灵活的开关频率、调制方式和多种保护功能,可适配不同的汽车音频系统设计。

 

在汽车热管理系统中,针对热管理执行器中不(bù)同(tóng)类(lèi)型(xíng)负(fù)载(zài)的(de)驱(qū)动(dòng)需(xū)求(qiú),如(rú)温(wēn)区(qū)风(fēng)门(mén)、电(diàn)子(zi)水阀、电子膨胀阀、AGS主动进(jìn)气(qì)格(gé)栅(zhà)、继(jì)电(diàn)器(qì)低(dī)边(biān)负(fù)载(zài)和(hé)BLDC电(diàn)机(jī)等(děng),纳(nà)芯(xīn)微(wēi)凭(píng)借(jiè)完(wán)善(shàn)的(de)电(diàn)机(jī)驱(qū)动(dòng)产(chǎn)品(pǐn)布(bù)局(jú),提(tí)供(gōng)完(wán)整(zhěng)的(de)集成(chéng)式(shì)热(rè)管(guǎn)理(lǐ)驱(qū)动(dòng)系(xì)统(tǒng)解(jiě)决(jué)方(fāng)案(àn)。

 

截(jié)至(zhì)2024年(nián),纳(nà)芯(xīn)微(wēi)汽(qì)车(chē)芯(xīn)片(piàn)累(lèi)计(jì)出(chū)货(huò)量(liàng)超(chāo)过(guò)5亿(yì)颗(kē),汽(qì)车(chē)电(diàn)子(zi)业(yè)务(wu)占(zhàn)其(qí)营(yíng)收(shōu)超(chāo)过(guò)35%。纳(nà)芯(xīn)微(wēi)持(chí)续(xù)赋(fù)能(néng)核(hé)心(xīn)动(dòng)力(lì)域创(chuàng)新(xīn),仅(jǐn)在(zài)新(xīn)能(néng)源(yuán)汽(qì)车(chē)三电系统领域,就已为近400家零部件客户提供了可靠、可信赖的产品与服务支持。同时,纳芯微也已领先获得ISO26262 ASIL D “Defined-Practiced”认证,是国内少数在功能安全领域完成从“Managed”(体系建立)到“Defined-Practiced”(体系实践)能力跃迁的芯片企业。

 

Littelfuse电路保护解决方案为电动汽车“保驾护航”

作为电路保护解决方案提供商的Littelfuse(展位:N5.505,在本次展会上将重点展示新能源电动汽车相关的解决方案,如电池管理(lǐ)系(xì)统(tǒng)(BMS)、电(diàn)驱(qū)系(xì)统、电控系统、车载充电机、电池包断开单元(BDU)、高压配电单元(PDU),ADAS域控制器、雷达、车身控制、多媒体等应用场景。

 

针对车载充电机,Littelfuse创造性地通过将SIDACtor保护晶闸管与MOV串联,为设计人员提供卓越的车载充电机AC交流输入侧的过压保护解决方案。SIDACtor+MOV的组合具有更低的箝位电压,可降低半导体应力。此外,该组合的漏电流更低,击穿电压随瞬态冲击的增加而降低的程度也更小。使用SIDACtor+MOV组合进行瞬态浪涌保护,可使车载充电机更加可靠、耐用。根据车载充电机的实际浪涌电流要求,Littelfuse还可以提供分别为3kA和2kA 8/20浪涌电流等级的车规级保护晶闸管。

 

在OBC的AC和DC侧过流保护方案中,Littelfuse提供了行业内最齐全的符合AEC-Q200规范的熔断器为电动汽车保驾护航。Littelfuse也为了适应电动汽车在中国的快速发展,推出了609、832、831、685等专门针对中国电动车市场的交流以及直流500V和1000V DC的AEC-Q200熔断器,这些熔断器通过了严格的AEC-Q200规范定义的测试和认证流程,确保了在高风险环境下也能为电动汽车提供稳定可靠的保护。

 

除了车载充电机解决方案外,Littelfuse还将展示电动汽车的BMS电池管理系统解决方案,以及电机驱动系统等相关的产品和方案。

 

中国电动汽车的电池包电压正在向800V平台快速迈进,对于BMS电池管理系统的模拟前端AFE采集芯片而言,它采集的电芯数量也会相应增加,目前的AFE芯片普遍可以达到18个乃至更多电芯数量的采集,但是AFE芯片的耐压并没有显著提高,这样如果采用传统技术的TVS保护AFE芯片,TVS的钳位电压就会超过AFE的最高耐压。因此,Littelfuse推出了TPSMB-L系列低钳位电压车规级TVS二极管,专为800V电动汽车中的BMS电池管理系统而创新设计,具有业界领先的(de)超(chāo)低(dī)钳(qián)位(wèi)电(diàn)压(yā),可(kě)为(wèi)模(mó)拟(nǐ)前(qián)端(duān)AFE芯(xīn)片(piàn)等(děng)敏(mǐn)感(gǎn)元(yuán)件(jiàn)提(tí)供(gōng)出色的电路保护。

 

此外,电动汽车的电驱系统中越来越多地采用SiC MOSFET,但由于SiC MOSFET由于其特殊的材料特性,通常需要负压关断技术来有效地防止SiC MOSFET在关断过程中的误导通现象,从而提高系统的稳定性和效率。但是SiC MOSFET的正压和负压的耐压值是不同的,负压耐压值会更低,如何有效简单地保护SiC MOSFET的栅极就成了难题。为此,Littelfuse推出了专为保护汽车应用中的SiC MOSFET栅极而设计的TPSMB非对称TVS二极管,该系列独特的非对称设计支持SiC MOSFET不同的正负栅极驱动器额定电压,确保在使用SiC MOSFET的各种要求苛刻的汽车电源应用中提高性能,并且和电动汽车市场主流的SiC MOSFET都(dōu)能(néng)配(pèi)合(hé)使(shǐ)用。

 

随着电动汽车的快速发展,电动汽车中Fuse的应用也越来越广泛,但在AEC-Q200规范版本D之前还没有Fuse这大类产品。2023年3月20日,从修订版E开始,才将Fuse扩充进入其产品类目,与非车规产(chǎn)品(pǐn)相(xiāng)比(bǐ),AEC-Q200测试Fuse在电气试验、温度循环、湿度测试、使用寿命、高频振动、高温存储上都设置了更严苛的条件,使车用保险丝/熔断器安全规范变得有了设计依据。

 

Littelfuse也为此版本完善以及框架定义做出了贡献。之所以Littelfuse能够和汽车电子协会一起合作定义Fuse的AEC-Q200新标准,就是来源于Littelfuse对汽车行业以及保险丝/熔断器产品的深入了解,以及对产品可靠性、寿命、安全性的探索。

 

Littelfuse通过采用FEMA等工具识别潜在故障模式,并在设计阶段就提供优化方案,并通过仿真与多环境测试模拟极端工况,如高温,振动等,并结合实验室测试,验证产品性能。并且,Littelfuse的工厂也采用全自动化生产线,减少人为误差,确保产品性能的一致性,当然工厂也遵循IATF16949标准,从原材料采购到成品交付,实行全流程质量控制。值得一提的是,Littelfuse也可以根据中国客户的实际需求可以灵活的提供定制化设计,为客户提供最优方案。

 

TDK汽车解决方案驱动移动出行未来

日本的电子元件制造商TDK此次也将在慕尼黑上海电子展上展出一系列汽车解决方案,涵盖可实现更高功率密度的模块化直流支撑电容器和磁性产品,以及温度与压力传感器、电机控制器和位置传感器等;高级驾驶辅助系统(ADAS)和抬头显示(HUD)技术等;触控反馈技术、可帮助实现更智能的转向与照明的精准传感器产品,以及智能多层氮化铝(AIN)基板和封装产品等。

 

随着全球从传统内燃机车辆向电动汽车(xEV)转型,汽车行业对(duì)先(xiān)进(jìn)电(diàn)子(zi)元(yuán)器(qì)件(jiàn)的(de)需(xū)求(qiú)快(kuài)速(sù)增(zēng)长(zhǎng)。电(diàn)动(dòng)汽(qì)车(chē)也(yě)需(xū)要(yào)更(gèng)高(gāo)密(mì)度(dù)的(de)解(jiě)决(jué)方(fāng)案(àn)来(lái)突(tū)破(pò)空(kōng)间(jiān)和(hé)重(zhòng)量(liàng)限(xiàn)制(zhì)。TDK的(de)标(biāo)准(zhǔn)模(mó)块(kuài)化(huà)直(zhí)流(liú)制(zhì)程(chéng)电(diàn)容(róng)器(qì)——xEVCap,凭(píng)借(jiè)可(kě)扩(kuò)展(zhǎn)和(hé)模(mó)块(kuài)化(huà)的(de)特(tè)点(diǎn),能(néng)以(yǐ)小(xiǎo)批(pī)量(liàng)、高(gāo)性(xìng)价(jià)比(bǐ)满(mǎn)足(zú)逆(nì)变(biàn)器(qì)设(shè)计(jì)师(shī)的(de)不(bù)同(tóng)电(diàn)容(róng)和(hé)电(diàn)流(liú)规(guī)格(gé)要(yào)求(qiú),节(jié)省(shěng)产(chǎn)品(pǐn)设(shè)计(jì)时(shí)间(jiān),同(tóng)时(shí)减(jiǎn)少(shǎo)所(suǒ)需(xū)的(de)元(yuán)件(jiàn)库(kù)存(cún)种(zhǒng)类(lèi),从(cóng)而(ér)降(jiàng)低(dī)相(xiāng)应(yīng)成(chéng)本(běn)。必(bì)要(yào)时(shí)还(hái)可(kě)将(jiāng)多(duō)个(gè)xEVCap轻(qīng)松(sōng)并(bìng)联(lián)以(yǐ)满(mǎn)足(zú)不(bù)同(tóng)的(de)电(diàn)容(róng)和(hé)电(diàn)流(liú)需(xū)求(qiú)。整(zhěng)个(gè)电(diàn)容(róng)范(fàn)围(wéi)满(mǎn)足(zú)汽(qì)车(chē)标(biāo)准(zhǔn)AEC-Q200(修(xiū)订(dìng)版(bǎn)E)和(hé)IEC TS 63337:2024的(de)要(yào)求(qiú)。

 

摄(shè)像(xiàng)头(tóu)、雷(léi)达(dá)或(huò)超(chāo)声(shēng)波(bō)系(xì)统(tǒng)等(děng)系(xì)统(tǒng)单(dān)元(yuán)是(shì)ADAS的(de)重(zhòng)要(yào)组(zǔ)成(chéng)部(bù)分(fēn)。TDK提(tí)供(gōng)了(le)小(xiǎo)型(xíng)化(huà)共(gòng)模(mó)扼(è)流(liú)圈(quān),可(kě)用(yòng)于(yú)这(zhè)些(xiē)系(xì)统(tǒng)单(dān)元(yuán)的(de)无(wú)干(gàn)扰(rǎo)通(tōng)信(xìn),以(yǐ)及(jí)维(wéi)持(chí)供(gōng)电(diàn)装(zhuāng)置(zhì)的(de)稳(wěn)定(dìng)性(xìng)和(hé)抗(kàng)干(gàn)扰(rǎo)性(xìng)。此(cǐ)外(wài),TDK还(hái)提(tí)供(gōng)了(le)广(guǎng)泛(fàn)的(de)电(diàn)容(róng)器(qì)技(jì)术(shù)组(zǔ)合(hé)以(yǐ)及(jí)相(xiāng)应(yīng)载(zài)流(liú)能(néng)力(lì)的(de)功(gōng)率(lǜ)电(diàn)感(gǎn)器(qì),如(rú)100Base-T1共(gòng)模(mó)扼(è)流(liú)圈(quān)ACT1210L-201、SPM系(xì)列(liè),以(yǐ)及(jí)CAT系(xì)列(liè)等(děng)。

 

在汽车(chē)照(zhào)明(míng)方(fāng)面(miàn),LED灯(dēng)的(de)优(yōu)势(shì)明(míng)显(xiǎn),除(chú)了(le)驾(jià)驶(shǐ)灯(dēng)之(zhī)外(wài),日(rì)间(jiān)行(xíng)车(chē)灯(dēng)、指(zhǐ)示(shì)灯(dēng)和(hé)辅(fǔ)助(zhù)灯(dēng)光(guāng)也(yě)都(dōu)采用(yòng)LED灯(dēng)。但(dàn)LED灯(dēng)相(xiāng)较(jiào)于(yú)传(chuán)统(tǒng)光(guāng)源(yuán)具(jù)有(yǒu)更(gèng)低(dī)功(gōng)耗(hào)和(hé)更(gèng)长(zhǎng)的(de)使(shǐ)用(yòng)寿(shòu)命(mìng),此(cǐ)外(wài),LED的(de)设(shè)计(jì)更(gèng)加(jiā)自(zì)由(yóu)、自(zì)动(dòng)适(shì)配(pèi)驾(jià)驶(shǐ)灯(dēng)的(de)可(kě)能(néng)性(xìng)也(yě)更(gèng)大(dà)。

 

根(gēn)据(jù)不(bù)同(tóng)的(de)LED驱(qū)动(dòng)器(qì),TDK能(néng)够(gòu)提(tí)供(gōng)适(shì)用(yòng)于(yú)升(shēng)压(yā)型(xíng)、降(jiàng)压(yā)型(xíng)和(hé)升(shēng)降(jiàng)压(yā)型(xíng)的(de)不(bù)同(tóng)系(xì)统(tǒng)的(de)广(guǎng)泛(fàn)电(diàn)感(gǎn)器(qì)产(chǎn)品(pǐn)阵(zhèn)容(róng),如(rú)SPM系(xì)统(tǒng)、CLF系(xì)列(liè)等(děng)。

 

此(cǐ)外(wài),电(diàn)动(dòng)汽(qì)车中宽带隙半导体(如SiC和GaN等)的应用越来越多,这些电力电子器件可帮助电动汽车实现更好能效、更高功率密度,以及更小尺寸。为了在电路中充分发挥这些材料的特性,高性能的智能基板和封装必不可少。

 

TDK此次将展出其智能AlN多层基板和封装解决方案,可扩展高功率装置在功率密度、散热性能、可靠性以及紧凑封装尺寸方面的边界。相较于其他陶瓷及基板材料,AlN具有超高的热导率(高达180W/(m⋅K))和优异的热膨胀系数等主要特征,能与硅材料无缝适配;其多层结构可使基板内部可直接嵌入EMI屏蔽层,最大限度减少甚至完全消除外部滤波器需求;多层结构设计还提高了功率密度,缩减了封装尺寸,并最大程度减少了环路电感。

 

结语

随着全球汽车产业向电动化、智能化的战略转型加速,半导体器件正成为汽车工业新的“数字引擎”,到2030年,半导体在整车价值中的占比将突破49.6%。然而,与消费电子器件相比,车规级半导体对于可靠性、安全性等方面的要求更高,认证周期也更长。

 

面对这样的行业特性,汽车半导体供应商必须进行不断的创新,以满足汽车电子产品和功能的不断更新和发展。在即将揭幕的慕尼黑上海电子展上,包括英飞凌、Littelfuse、TDK以及纳芯微等一众半导体厂商集中展示他们最先进、最可靠的汽车电子产品和解决方案,欢迎前来一探究竟。同期举办的2025新能源汽车三电关键技术高峰论(lùn)坛(tán)”“2025(第(dì)三(sān)届(jiè))国际汽车电子技术创新论坛”“新能源与智能汽车技术论坛”等汽车电子相关的主题论坛更将汇聚行业专家与大家共谋汽车行业(yè)发(fā)展(zhǎn)。