清洁安全的汽车将由功能电子化和自动驾驶赋能

Joseph Notaro

未来的汽车将是清洁和安全的汽车，由先进的汽车功能电子化和自动驾驶技术赋能。

1 功率器件赋能电动汽车

电动车可帮助实现零排放，其市场发展是令人兴奋和充满生机的，随着电动车销售不断增长，必须推出满足驾驶员需求的基础设施，以提供一个快速充电站网络，使他们能够快速完成行程，而没有“续航里程焦虑症”。这一领域的要求正在迅速发展，需要超过350 kW的功率水平和95%的能效成为“常规”。

鉴于这些充电桩部署在不同的环境和地点，紧凑性、鲁棒性和增强的可靠性都是设计人员面临的挑战。安森美半导体用于各种车载充电器（OBC）平台的高压硅和碳化硅（SiC）功率开关，加快充电时间。尤其是SiC可以优化充电能效和实现快速充电，让驾驶员花更少的时间充电，目标是在几乎与传统汽车加油相同的时间内为电动车充电。然而，由于SiC的物理特性，存在一些挑战。安森美半导体拥有数十年硅制造专知，正在将碳化硅以最佳性能和质量、合适的成本大批量推向市场。如最新的1 200 V M1完整SiC MOSFET 2 pack模块（如图1），基于平面技术，适合（18～20）V范围内的驱动电压，易于用负门极电压驱动。较大裸芯片与沟槽式MOSFET相比，降低了热阻，从而在相同的工作温度下降低了裸芯片温度。NXH010P120MNF配置为2-PACK半桥架构，是采用F1封装的10 mohm器件，而NXH006P120MNF2是采用F2封裝的6 mohm器件。这些封装采用压接式引脚，且嵌入的一个负温系数（NTC）热敏电阻有助于温度监测。安森美半导体的SiC MOSFET与新的模块和门极驱动器相辅相成，比类似的硅器件提供更胜一筹的开关性能和增强的散热性，令能效和功率密度更高，电磁干扰（EMI）得以改善，并减小系统尺寸和重量。安森美半导体最近发布的650 V SiC MOSFET采用新颖的有源单元设计，结合先进的薄晶圆技术，使（RDS（on）*area）的品质因数（FoM）达到同类最佳。该系列器件如NVBG015N065SC1、NTBG015N065SC1、NVH4L015N065SC1和NTH4L015N065SC等是市场上采用D2PAK7L/TO247封装的具有最低RDS（on）的MOSFET。1200 V和900 V N沟道SiC MOSFET芯片尺寸小，减少了器件电容和门极电荷（Qg低至220 nC），从而减少电动车充电桩所需高频工作的开关损耗。

2 图像传感器赋能智能感知

随着车辆向更先进的安全性和自主性的演变，车辆需要感知到车辆内部、车辆周围和远离车辆的地方发生了什么，以主动采取行动保护车内人员和车外行人。智能感知方案是先进安全和自主功能的核心，包括图像传感器、激光雷达等，它们是车辆的眼睛和耳朵，需要在所有照明条件下（白天、晚上、在明亮的阳光下驶入/驶出隧道等）和所有天气条件下运行。传感器的性能每一代都在提高，工作范围也在扩大。今天的汽车图像传感器清晰度更高（>800万像素），动态范围更高（>140 dB），改进的图像质量可更早检测到易受伤害的道路使用者（VRU），且有更大的余量。此外，这种改进的性能正在为更高水平的安全和自动驾驶功能开辟道路，因为它能够更好地检测车道和道路上的危险物体，识别交通标志的限速信息，区分交通灯的红、黄、绿信号等。激光雷达（LiDAR）传感器同样有着类似的性能提升。这些多样化和互补的感知模式使得车辆在所有天气和驾驶条件下达到更高的自动化水平。

为支持从2、3级自动驾驶跃迁到更高的等级和实现零交通事故，安森美半导体不断提高传感器在所有条件下的性能。作为第一大汽车图像传感器供应商，安森美半导体提供的传感器具备领先业界的高动态范围、减少LED闪烁（LFM）和微光灵敏度（如我们的230万像素AR0233AT或830万像素AR0820AT），并不断推动创新。安森美半导体用于LiDAR的核心传感器技术对单个光子敏感，同时还能在环境阳光直射条件下工作。硅光电倍增器（SiPM）是基于单光子雪崩二极管（SPAD）的探测器，使系统能够探测到最远的物体，即使它们的反射率极低（如图2）。SPAD阵列是飞行时间图像传感器，可以实现高分辨率的4D成像，同时捕获场景中所有点的深度数据和强度[如车规级ArrayRDM-0112A20-QFN 1x12元素硅光电倍增管（SiPM）阵列]。