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10月19-20日,NE时代作为受邀媒体参加了博世于东海汽车测试技术中心举办的“2020年博世汽车与智能交通技术创新体验日”。此次创新体验日上,博世特别展示了其碳化硅功率芯片和智能座舱域控制器解决方案。

“博世,不仅是一家汽车零部件公司,同时也是半导体公司”,从产品角度来说,博世半导体产品主要有三大类。一块是MEMS,这是博世最大的半导体版块,包括惯性、角速度传感器;压力传感器,用于自动驾驶,安全气囊系统包括汽车动力系统、悬架等。

除此之外还有两块,一是集成电路,也就是我们说的IC(integrated circuit)或者是ASICS,是专用系统芯片和传感器,用在特定的汽车应用中。另一块,博世功率半导体。

电动汽车发展“芯”动力,碳化硅SiC

博世中国汽车电子事业部市场经理王骏跃表示:“碳化硅会成为电动汽车未来发展的“芯”动力。这个“芯”,一方面是核心、很重要的意思,另外也是一个芯片的意思。因为碳化硅的大部分产品是以芯片的形式,加上各种封装,封装成分立器件或者模块的形式对外出售。所以从这个角度来说,我们称之为“芯”动力。”

博世:SiC功率芯片和域控制器芯片,我们一个都不放过

图片来源:博世中国


从市场应用的前景来说,碳化硅在电动车中应用主要有逆变器、车载充电器、DC/DC直流转换以及充电桩上。

从整个市场规模的预测来看,2024年碳化硅市场规模大概可以到20亿美金左右。2018到2024年,市场规模年复合增长率大概在30%左右。

王骏跃认为“碳化硅主要的应用或者说未来占据整个市场主流的产品会是模块,据预测,2023、2024年模块会开始进入相对成熟的阶段。2024年以后,碳化硅的模块量会有较大的突破,预计年复合增长率会比30%更高。”

博世:SiC功率芯片和域控制器芯片,我们一个都不放过

图片来源:博世中国


博世于2019年10月在德国正式宣布其开始碳化硅相关业务。功率碳化硅半导体生产基地位于德国罗伊特林根,主要来生产碳化硅的晶圆以及MOSFET。

德国罗伊特林根生产基地主要涉及的产品主要有种,一是有不同结构的裸芯片产品,客户基于芯片进行封装成为模块后可以用在新能源车的逆变器当中。另一是可以提供分立器件MOSFET,它有两种封装的形式,一种是直插式的THT,如TO-247、263等等不同的封装形式,以及贴片式的SMD封装,主要是用在充电桩、车载充电以及DC/DC直流转换等。

裸芯片和MOSFET均可以提供两种电压型:一种是1200V,用于高性能逆变器和充电器;另一种是750V,用于标准性能逆变器和充电器。

在特性上,博世碳化硅可以做到较长的短路耐受时间和高雪崩稳定性。另外,应用双通道沟槽技术,可以实现较低的RDS(ON),通俗来说就是导通电阻比较低,有助于降低能耗。结温温度会到175度,裸芯片200度。同时针对两款电压,裸芯片的RDS(ON)最低分别做到8毫欧和12毫欧。此外,博世基于150mm晶圆自主制造芯片,符合车规标准。

博世:SiC功率芯片和域控制器芯片,我们一个都不放过

图片来源:博世中国

碳化硅MOSFET有两种技术趋势,一种是现在市场上比较主流的,我们称为叫平面型结构,基于这个结构产品的间距比较大,意味着器件的体积会比较大。如果做到系统里面,用多个器件,这个系统体积就会变得比较大。

而现博世双通道沟槽技术,可以保证在有较小的RDS(ON)同时,可以将这个间距做得更小,让系统实现小型化、轻量化。

博世碳化硅产品的技术路线图,裸芯片,预计2021年的年底会上市。分立器件MOSFET这块,大概会在2022年初上市,基于对于客户的需求的匹配。

“芯”动力,座舱域控制器

博世:SiC功率芯片和域控制器芯片,我们一个都不放过

电子电器架构发展趋势 (图片来源:博世中国)


博世座舱域控制器实现了多个操作系统的集成,能够同时支持仪表、中控、副驾娱乐、HUD、空调、后排等多块显示屏,并且整合了驾驶员和乘员监控(DOMS)、360 环视(AVM)、及人脸识别(FaceID)、多麦克风输入、主动降噪等功能。这一强大而灵活的系统解决方案不仅保障了行车安全,也能极大限度地提升车内环境的用户体验。

随着用户功能需求提升,车载娱乐域使用的ECU越来越多,具有消费电子外观和体验的信息娱乐系统仍然是OEM的主要竞争优势。而通过将多个ECU整合为座舱域控制器可以降低整车成本(BOM)、减少布线、减轻重量,并且可以降低软件开发难度以及整车集成验证周期,达到更好的OTA能力。


博世:SiC功率芯片和域控制器芯片,我们一个都不放过

主芯片选型层面,博世座舱域控制器搭载了高通 8155 芯片。从芯片性能、高低搭配的平台化、本地支持等多方面考虑,博世选择了高通作为座舱域控制器的主芯片。“在博世汽车多媒体的设计里,电子屏是车机座舱内最大的人机交互系统,而高通8155芯片可以完美实现“一芯多屏”的设计构想。”

平台化设计层面,博世通过软硬件分离,兼容性规范,保证一套应用在多个硬件平台上兼容。博世领先且成熟的硬件平台化设计,精通软硬分离的合作开发模式并积累了大量经验,尤其是QC6155/8155。

博世:SiC功率芯片和域控制器芯片,我们一个都不放过

“芯”动力,新未来

博世半导体领域的发展,历史悠久。据悉,博世从1970年开始就已经在做半导体相关的产品。从产品的角度来说,从最开始的ASICS,到传感器到功率半导体,以及到最新的碳化硅的功率半导体一步步演进。

从生产线的角度来说,最开始的6英寸的晶圆片,逐步发展到8英寸,以及2010年的时候,8英寸开始落地生产,2018年在德国德累斯顿,开始12英寸晶圆片的生产。

博世:SiC功率芯片和域控制器芯片,我们一个都不放过

博世芯”动力,座舱域控制器芯片和碳化硅功率器件在飞速发展着。在前进的道路中,“因为过去,我们相信未来”,同时,我们也期待博世“芯”未来。


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