2024年5月24日,由廣東省汽車半導(dǎo)體和元器件應(yīng)用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦的“汽車芯片應(yīng)用牽引創(chuàng)新發(fā)展論壇”在廣州知識城國際會(huì)展中心拉開帷幕。與非網(wǎng)有幸參加此次盛會(huì),現(xiàn)場座無虛席,匯聚了汽車芯片行業(yè)的精英。中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長楊中平談及新能源汽車市場的快速增長和中國在全球市場中的地位。北京汽車研究總院張兆龍?zhí)接?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%99%BA%E8%83%BD%E7%BD%91%E8%81%94%E6%B1%BD%E8%BD%A6/">智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展和實(shí)際案例。中科賽飛總經(jīng)理張建華介紹了SBC芯片的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),安世半導(dǎo)體石磊強(qiáng)調(diào)車規(guī)芯片的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和市場前景。廣汽研究院劉巨江討論電動(dòng)飛行汽車對集成電路的需求。工信部電子五所陳媛講解車規(guī)級碳化硅模塊的可靠性測試。黑芝麻智能科技王治中展示高性能自動(dòng)駕駛芯片,賽默飛世爾唐涌耀分享汽車芯片失效分析的重要性。
中汽協(xié):汽車芯片高質(zhì)量發(fā)展鞏固擴(kuò)大新能源汽車發(fā)展優(yōu)勢
論壇的第一環(huán)節(jié)由中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長楊中平先生帶來主題為《汽車芯片高質(zhì)量發(fā)展鞏固擴(kuò)大新能源汽車發(fā)展優(yōu)勢》的報(bào)告。
楊中平指出,隨著新能源汽車市場的不斷擴(kuò)大,汽車芯片的高質(zhì)量發(fā)展顯得尤為重要。這不僅有助于提升新能源汽車的競爭力,還能進(jìn)一步鞏固中國在全球汽車工業(yè)中的地位。他分享了近年來中國新能源汽車的快速發(fā)展以及對全球市場的貢獻(xiàn),特別是出口方面的顯著增長。
楊中平強(qiáng)調(diào),2023年全球新能源汽車銷量達(dá)到1400萬輛,市場滲透率為18%左右,而中國的新能源汽車銷量為950萬輛,市場滲透率達(dá)到了31.6%。預(yù)計(jì)2024年中國新能源汽車的銷量將達(dá)到1150萬輛,市場占有率將提高到37%。中國已經(jīng)連續(xù)九年位居全球新能源汽車市場首位,新能源汽車的快速發(fā)展不僅推動(dòng)了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的完善,也為全球應(yīng)對氣候變化和實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型做出了巨大貢獻(xiàn)。
在出口方面,2023年中國汽車出口總量為491萬輛,其中新能源汽車出口量達(dá)到120.3萬輛,增長率為77.1%。這些出口車輛中,大約30萬輛是特斯拉品牌,余下的90萬輛則包括了中國品牌和外資品牌的新能源汽車。楊中平指出,中國的新能源汽車和動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)相互賦能,形成了具有全球競爭力的高附加值產(chǎn)品,出口市場主要集中在歐洲和東南亞等地區(qū)。
中國新能源汽車的發(fā)展得益于完善的政策體系和強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)鏈支持。楊中平介紹,中國在動(dòng)力電池、充電基礎(chǔ)設(shè)施等方面取得了顯著成就。到2023年底,中國的充電樁數(shù)量已經(jīng)達(dá)到860萬個(gè),形成了世界上最全面的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系。大功率充電、V2G等技術(shù)在行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用,為新能源汽車的普及提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
楊中平還提到,中國新能源汽車的技術(shù)路線呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展的趨勢,包括純電動(dòng)、插電式混動(dòng)和燃料電池等多種技術(shù)路線齊頭并進(jìn)。2023年,插電式混動(dòng)車型的銷量為280.4萬輛,同比增速達(dá)到84.7%。插電式混動(dòng)車型的純電續(xù)航里程平均為127公里,顯示出其在實(shí)際使用中的顯著優(yōu)勢。
在智能網(wǎng)聯(lián)汽車方面,楊中平指出,中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展正在加速。2023年,國內(nèi)新能源乘用車L2級及以上輔助駕駛功能的裝車率已經(jīng)達(dá)到55.3%,低階智駕功能幾乎成為國內(nèi)車型的標(biāo)配,高階智駕功能也覆蓋了新勢力企業(yè)80%的車型。L3級自動(dòng)駕駛的試點(diǎn)工作已經(jīng)開始落地實(shí)施,智能網(wǎng)聯(lián)汽車逐步從出行工具轉(zhuǎn)變?yōu)樯畹摹暗谌臻g”。
在芯片領(lǐng)域,楊中平表示,盡管中國在部分高端芯片領(lǐng)域仍有不足,但國產(chǎn)芯片在控制類、計(jì)算類、傳感類等方面已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展。目前,國產(chǎn)芯片已經(jīng)可以覆蓋汽車控制類、計(jì)算類、傳感類、通訊類、存儲(chǔ)類、安全類、功率類、驅(qū)動(dòng)類和電源管理類等各大種類。從設(shè)計(jì)、晶圓制造到封測,形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈。隨著國產(chǎn)芯片逐步應(yīng)用到汽車領(lǐng)域,中國正逐步構(gòu)建自主可控的供應(yīng)鏈體系。
楊中平對未來的發(fā)展提出了四個(gè)建議:一是加大固態(tài)電池的研發(fā),推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。固態(tài)電池被認(rèn)為是新能源汽車保持優(yōu)勢的重要技術(shù),是鞏固擴(kuò)大新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。盡管全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化還面臨許多技術(shù)挑戰(zhàn),但隨著技術(shù)的進(jìn)步和研究的深入,相信在未來幾年內(nèi)將會(huì)有顯著的發(fā)展。
二是推動(dòng)車用芯片的國產(chǎn)化替代,構(gòu)建汽車芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。抓住大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字化革命的機(jī)遇,推進(jìn)汽車電動(dòng)化與智能化的深度融合。集中行業(yè)優(yōu)勢力量,突破車規(guī)級智能芯片等關(guān)鍵智能化技術(shù),掌握關(guān)鍵芯片的主動(dòng)權(quán),搶占新一輪技術(shù)革命與產(chǎn)業(yè)革命的戰(zhàn)略高地。
三是加強(qiáng)車用操作系統(tǒng)的研發(fā)與合作,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)軟件的國產(chǎn)化。目前,中國的車用操作系統(tǒng)技術(shù)嚴(yán)重依賴國外,國產(chǎn)車用操作系統(tǒng)的生態(tài)建設(shè)還處于起步階段。需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)共同努力,推動(dòng)車用操作系統(tǒng)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,推動(dòng)我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車的持續(xù)壯大。
四是推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)生態(tài)建設(shè)。中國自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)領(lǐng)域面臨數(shù)據(jù)孤島、數(shù)量不足、數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)價(jià)值變現(xiàn)等多方面的挑戰(zhàn)。企業(yè)應(yīng)積極加入數(shù)據(jù)交互共享平臺(tái)建設(shè),加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全管理,提升數(shù)據(jù)利用率。楊中平最后表示,中汽協(xié)會(huì)將聯(lián)動(dòng)各方力量,做好數(shù)據(jù)共享服務(wù),助推數(shù)據(jù)價(jià)值變現(xiàn)。
北汽研究院:智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展及芯片應(yīng)用實(shí)踐
北京汽車研究總院有限公司智能網(wǎng)聯(lián)中心電子電器架構(gòu)部部長張兆龍先生則探討了《智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展及芯片應(yīng)用實(shí)踐》。他分享了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢及其在芯片應(yīng)用中的實(shí)際案例,展示了未來汽車智能化的發(fā)展方向。
他的演講分為兩個(gè)部分:一是發(fā)展成就,二是發(fā)展建議。
發(fā)展成就
近年來,我國新能源汽車發(fā)展突飛猛進(jìn)。2023年,全球新能源汽車銷量達(dá)到1400萬輛,滲透率約為18%;其中,中國銷售950萬臺(tái),市場滲透率達(dá)到31.6%。預(yù)計(jì)2024年,中國新能源汽車銷量將達(dá)到1150萬輛,占有率提高至37%。中國新能源汽車的產(chǎn)銷量已經(jīng)連續(xù)九年位于全球首位,占全球新能源汽車的2/3,為全球應(yīng)對氣候變化和實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型做出了巨大的貢獻(xiàn)。
2023年,中國汽車出口總量達(dá)到491萬輛,其中新能源汽車出口量為120.3萬輛,增長率高達(dá)77.1%。特斯拉的出口量大約為30萬臺(tái),而中國品牌生產(chǎn)的新能源汽車出口量大約為80萬臺(tái),外資品牌的出口也占有一定比例。中國新能源汽車與動(dòng)力電池互相賦能,成為高附加值產(chǎn)品的新亮點(diǎn),出口主要集中在歐洲和東南亞等發(fā)達(dá)地區(qū)。
中國新能源汽車肩負(fù)著能源安全、雙碳目標(biāo)達(dá)成及新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的重要使命。通過頂層設(shè)計(jì)和完善的政策體系,中國新能源汽車取得了顯著進(jìn)步。關(guān)鍵技術(shù)如動(dòng)力電池、電機(jī)電控等得到極大提高,形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈。特別是寧德時(shí)代、比亞迪等企業(yè)在歐盟和匈牙利建設(shè)了動(dòng)力電池的生產(chǎn)基地,進(jìn)一步鞏固了中國在全球新能源汽車市場的領(lǐng)導(dǎo)地位。
中國還建立了世界上最全面的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系。截至2023年底,充電樁數(shù)量已達(dá)到860萬個(gè)。國家將繼續(xù)優(yōu)化購買和使用新能源汽車的政策,并適度超前規(guī)劃和建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施。大功率充電、V2G等技術(shù)正在普遍推廣應(yīng)用。特別是在充電樁建設(shè)方面,中國在全球范圍內(nèi)樹立了良好的榜樣,外國代表團(tuán)對此表示羨慕。
中國新能源汽車的技術(shù)路線“三縱三橫”,包括純電動(dòng)、插電式混動(dòng)和燃料電池技術(shù)。2023年,插電式混動(dòng)車型銷售280.4萬輛,同比增長84.7%。PHEV技術(shù)的重要性顯著,純電續(xù)航里程的提升使其在市場上具有較強(qiáng)的競爭力。動(dòng)力電池技術(shù)也在不斷發(fā)展,固態(tài)電池成為下一代新能源汽車技術(shù)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。近期部分車企已發(fā)布了半固態(tài)和全固態(tài)電池的上車時(shí)間,800V快充技術(shù)也成為國內(nèi)的技術(shù)熱點(diǎn)和發(fā)展方向。
在新能源汽車“電動(dòng)化”方面成效顯著的基礎(chǔ)上,中國正加速推進(jìn)“智能化”發(fā)展。2023年,我國新能源乘用車L2級及以上的輔助駕駛功能裝車率已達(dá)到55.3%,高階智駕功能覆蓋了新勢力企業(yè)80%的車型。L3級自動(dòng)駕駛試點(diǎn)工作也已開始落地實(shí)施,智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展進(jìn)入了快速道。
在芯片領(lǐng)域,中國國產(chǎn)芯片應(yīng)用取得了顯著成績,覆蓋了汽車用的控制類、計(jì)算類、傳感類、通訊類、存儲(chǔ)類、安全類、功率類、驅(qū)動(dòng)類和電源管理類等各大種類,形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈。然而,通訊類芯片仍較為欠缺。高端復(fù)雜大芯片技術(shù)的攻關(guān)取得了一定成效,逐步實(shí)現(xiàn)上車應(yīng)用,助力智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展。
發(fā)展建議
楊中平還提出了四方面的發(fā)展建議:
電池:固態(tài)電池是保持新能源汽車優(yōu)勢的關(guān)鍵技術(shù),需要繼續(xù)加大基礎(chǔ)科學(xué)和關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān),推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。固態(tài)電池在提升固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率和鋰金屬與高比能電極材料的匹配性方面仍面臨挑戰(zhàn),需要進(jìn)一步解決科學(xué)問題和制造工藝的難題。
芯片:加強(qiáng)國產(chǎn)芯片上車應(yīng)用,構(gòu)建汽車芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈,抓住大數(shù)據(jù)和人工智能等數(shù)字化革命的機(jī)遇,推動(dòng)車規(guī)級智能芯片等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展,掌握關(guān)鍵芯片的主動(dòng)權(quán)。
軟件:推進(jìn)車用操作系統(tǒng)的國產(chǎn)化,建設(shè)開源操作系統(tǒng)項(xiàng)目,加強(qiáng)研發(fā)與合作,推動(dòng)我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車的持續(xù)壯大。
數(shù)據(jù):推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)生態(tài)建設(shè),解決數(shù)據(jù)孤島、數(shù)量不足和數(shù)據(jù)安全問題,推動(dòng)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)安全管理,加強(qiáng)數(shù)據(jù)交互共享平臺(tái)建設(shè)。
中科賽飛:面向汽車SBC芯片的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
由中科賽飛(廣州)半導(dǎo)體有限公司總經(jīng)理張建華先生帶來了一場題為《面向汽車SBC芯片的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)》的主題報(bào)告。張建華先生在報(bào)告中詳細(xì)介紹了當(dāng)前汽車SBC(System Basis Chip)芯片設(shè)計(jì)中面臨的技術(shù)難題和解決方案。
張建華先生首先簡要回顧了中科賽飛的發(fā)展歷程和公司的背景。據(jù)介紹,中科賽飛成立于2022年,但其核心團(tuán)隊(duì)早在2019年便開始在中科院微電子所和廣州市共建的大灣區(qū)集成電路與系統(tǒng)應(yīng)用研究院下屬的汽車芯片事業(yè)部工作。當(dāng)時(shí),國家戰(zhàn)略已經(jīng)明確指出汽車產(chǎn)業(yè)鏈,尤其是芯片領(lǐng)域的薄弱環(huán)節(jié)。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn),中科賽飛組建了專業(yè)團(tuán)隊(duì),專注于解決汽車芯片的關(guān)鍵問題。隨著2020年疫情的加速影響,全球汽車芯片短缺問題愈發(fā)突出,中科賽飛迅速響應(yīng),專注于SBC芯片的研發(fā)。
接下來,張建華先生詳細(xì)介紹了SBC芯片的概念及其在汽車領(lǐng)域的重要性。SBC芯片是電源管理和通信功能的高度集成芯片,通常用于汽車的電源系統(tǒng)中。SBC芯片分為兩類:一類是PIN SBC(Power Integrated Network SBC),主要用于通信和電源管理;另一類是安全SBC,具有更高的安全級別要求,廣泛應(yīng)用于懸架、轉(zhuǎn)向和新能源三電系統(tǒng)中。張建華強(qiáng)調(diào),安全SBC芯片需要滿足功能安全要求,其等級通常達(dá)到最高的D級。
在報(bào)告中,張建華詳細(xì)分析了SBC芯片設(shè)計(jì)中的挑戰(zhàn)。首先是工業(yè)產(chǎn)線的管控要求。汽車芯片需要在專用的車規(guī)生產(chǎn)線上制造,以確保高良率和一致性。其次是芯片的長期可靠性。汽車芯片需要在極端環(huán)境下運(yùn)行,壽命要求達(dá)到15年甚至更長時(shí)間。這對芯片的設(shè)計(jì)、制造和測試提出了極高的要求。
為了解決這些挑戰(zhàn),中科賽飛采用了多種先進(jìn)技術(shù)。例如,在測試方面,公司通過結(jié)構(gòu)化的測試方法和AI技術(shù),提高了測試效率和可靠性。AI技術(shù)能夠通過不斷學(xué)習(xí)電路結(jié)構(gòu),自動(dòng)識別和測試芯片的各類功能,減少了測試時(shí)間和成本。此外,中科賽飛還采用了內(nèi)建自測試技術(shù)(BIST),在芯片內(nèi)部進(jìn)行功能驗(yàn)證,進(jìn)一步提升了測試效率和芯片的可靠性。
張建華先生還指出,隨著汽車電動(dòng)化和智能化的快速推進(jìn),SBC芯片的市場需求將持續(xù)增長。據(jù)市場預(yù)測,到2023年,全球SBC芯片市場規(guī)模將達(dá)到250億美元,而中國市場的增長速度將更快。中國在電動(dòng)化和智能化方面的領(lǐng)先地位,使得SBC芯片在國內(nèi)的應(yīng)用增長速度遠(yuǎn)超國際市場,預(yù)計(jì)年均增長率將達(dá)到5.5%。
在報(bào)告的最后,張建華先生展望了未來SBC芯片的發(fā)展趨勢。他指出,未來的SBC芯片將更加注重高集成度、多功能性和高性能,同時(shí)滿足嚴(yán)苛的功能安全和可靠性要求。為了應(yīng)對未來的挑戰(zhàn),中科賽飛將繼續(xù)加大研發(fā)投入,不斷創(chuàng)新,力爭在全球SBC芯片市場占據(jù)領(lǐng)先地位。
安世半導(dǎo)體:車規(guī)芯片產(chǎn)品質(zhì)量要求與新市場需求
安世半導(dǎo)體質(zhì)量總監(jiān)石磊先生在論壇上發(fā)表了題為《車規(guī)芯片產(chǎn)品質(zhì)量要求與新市場需求》的演講。他強(qiáng)調(diào)了車規(guī)芯片在質(zhì)量上的嚴(yán)格要求及其在新市場中的廣闊前景。
石磊首先介紹了安世半導(dǎo)體的背景和全球布局。安世半導(dǎo)體是聞泰科技集團(tuán)的子公司,擁有60多年半導(dǎo)體研發(fā)和制造經(jīng)驗(yàn),致力于為全球各地的優(yōu)質(zhì)企業(yè)提供高效的產(chǎn)品及服務(wù)。公司的主要生產(chǎn)基地分布在荷蘭奈梅亨、德國漢堡和英國曼徹斯特,封裝測試工廠位于中國東莞、菲律賓卡布堯和馬來西亞芙蓉。
在介紹公司背景后,石磊詳細(xì)講解了車規(guī)半導(dǎo)體的質(zhì)量要求。他將其分為幾個(gè)關(guān)鍵部分:質(zhì)量體系、項(xiàng)目管理模型、上游供應(yīng)鏈要求和下游客戶服務(wù)、規(guī)模制造和供應(yīng)注意事項(xiàng)以及售后服務(wù)。他指出,車規(guī)半導(dǎo)體產(chǎn)品的質(zhì)量體系現(xiàn)在統(tǒng)一為IAFT16949標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)前身是由北美三大車廠發(fā)布的QS9000,于2002年由國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO發(fā)布為ISOTSC6949,并在2016年發(fā)布了最新的2016版。
石磊詳細(xì)解釋了項(xiàng)目管理模型APQP的五個(gè)階段:項(xiàng)目計(jì)劃和確定、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)、過程設(shè)計(jì)和開發(fā)、產(chǎn)品和過程確認(rèn)、以及產(chǎn)品投產(chǎn)。每個(gè)階段都涉及到嚴(yán)格的質(zhì)量控制和風(fēng)險(xiǎn)評估。例如,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)階段,安世半導(dǎo)體會(huì)通過提高設(shè)計(jì)余量和制造工藝的穩(wěn)定度來確保產(chǎn)品質(zhì)量。在這個(gè)階段,他們會(huì)選取相應(yīng)的晶體管,考慮熱模型自發(fā)熱應(yīng)用的工況,并通過加速測試建立產(chǎn)品認(rèn)證策略。
在過程設(shè)計(jì)和開發(fā)階段,石磊強(qiáng)調(diào)制造工藝的穩(wěn)定度是關(guān)鍵指標(biāo)。車規(guī)產(chǎn)品的制造工藝要求CPK(過程能力指數(shù))大于等于1.67,以確保工藝的高穩(wěn)定性和一致性。此外,安世半導(dǎo)體通過制程質(zhì)量控制,如前道掃描歷史數(shù)據(jù)的分析,來挑選高性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。
對于車規(guī)芯片的產(chǎn)品認(rèn)證,安世半導(dǎo)體嚴(yán)格遵循AECQ100(集成電路)和AECQ101(分立器件)標(biāo)準(zhǔn)。石磊解釋道,產(chǎn)品和過程確認(rèn)階段需要輸出工藝特性化研究報(bào)告和產(chǎn)品認(rèn)證中期報(bào)告。中期報(bào)告在可靠性測試完成一大半后輸出,以確定產(chǎn)品的可靠性性能符合設(shè)計(jì)目標(biāo)。
石磊還討論了對上游供應(yīng)鏈和下游客戶服務(wù)的具體要求。例如,關(guān)鍵原材料供應(yīng)商需要通過IATF16949認(rèn)證,并且需要進(jìn)行VDA6.3過程審核,要求達(dá)到90分以上的Grade A等級。在客戶服務(wù)方面,安世半導(dǎo)體強(qiáng)調(diào)了客戶投訴應(yīng)對周期的嚴(yán)格要求,車規(guī)產(chǎn)品的客戶投訴應(yīng)在七個(gè)工作日內(nèi)完成報(bào)告和處理。
在新市場需求方面,石磊提到了ISO26262標(biāo)準(zhǔn)對車規(guī)半導(dǎo)體產(chǎn)品的影響,特別是對功能安全的要求。他指出,盡管分立器件不完全適用該標(biāo)準(zhǔn),但安世半導(dǎo)體在產(chǎn)品開發(fā)過程中采用了相應(yīng)的設(shè)計(jì)和測試方法,以確保產(chǎn)品的安全性和可靠性。例如,ISO26262要求在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行故障注入檢測,以驗(yàn)證產(chǎn)品的安全機(jī)制。此外,石磊提到EDA工具需要采用已通過ISO26262TCL工具置信度認(rèn)證的模塊,以確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的安全性。
石磊還討論了整車產(chǎn)品定義和設(shè)計(jì)帶來的新需求和挑戰(zhàn)。隨著域控制器、SOC算力等先進(jìn)技術(shù)在車規(guī)芯片中的應(yīng)用,傳統(tǒng)的IP核在車上的應(yīng)用已經(jīng)變得不一定適用?,F(xiàn)在,越來越多的極細(xì)線寬技術(shù),如5納米、7納米、3納米的芯片,被要求應(yīng)用在車規(guī)產(chǎn)品中,這對車規(guī)芯片提出了新的挑戰(zhàn)。最后,石磊總結(jié)了安世半導(dǎo)體在車規(guī)芯片領(lǐng)域的優(yōu)勢和未來發(fā)展的方向。他表示,安世半導(dǎo)體將繼續(xù)加強(qiáng)與客戶的合作,提供全面的售前支持和售后服務(wù),以應(yīng)對市場的新需求和挑戰(zhàn)。
廣汽研究院:《電動(dòng)飛行汽車對集成電路的需求與展望》
廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院前瞻技術(shù)部部長劉巨江先生帶來了題為《電動(dòng)飛行汽車對集成電路的需求與展望》的演講。劉巨江在演講中詳細(xì)探討了電動(dòng)飛行汽車的發(fā)展前景及其對集成電路的需求。
劉巨江首先介紹了電動(dòng)飛行汽車的發(fā)展背景。他指出,電動(dòng)飛行汽車的發(fā)展得益于電動(dòng)車技術(shù)的進(jìn)步,特別是動(dòng)力電池和電機(jī)技術(shù)的突破,使飛行汽車成為可能。例如,電池能量密度從十年前的100多瓦時(shí)/千克提升到現(xiàn)在的近400瓦時(shí)/千克,為飛行汽車的續(xù)航和載重能力奠定了基礎(chǔ)。同時(shí),電機(jī)功率密度的提升也顯著提高了飛行器的續(xù)航能力和載重能力。劉巨江舉例說,Joby公司開發(fā)的電機(jī)功率已經(jīng)達(dá)到236千瓦,低速扭矩非常大,能夠在低速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn),從而有效控制噪音。
在飛行汽車的構(gòu)型方面,劉巨江認(rèn)為市場主流是復(fù)合翼和傾轉(zhuǎn)旋翼的設(shè)計(jì),因?yàn)檫@兩種設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的飛行距離和垂直起降。他表示,廣汽也發(fā)布了飛行汽車,設(shè)計(jì)適用于低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。低空經(jīng)濟(jì)是指在3000米以下的空域,尤其是1000米以下的低空區(qū)域,這些區(qū)域?qū)⒈粡V泛應(yīng)用于飛行汽車。劉巨江指出,中國的低空經(jīng)濟(jì)市場將快速增長,預(yù)計(jì)到2035年達(dá)到1.05萬億元的市場規(guī)模。
劉巨江還討論了未來電動(dòng)飛行汽車的發(fā)展路徑,特別是無人駕駛技術(shù)的重要性。他指出,如果電動(dòng)飛行器仍需人駕駛,那么駕駛員的培訓(xùn)將是一個(gè)巨大的成本,并且對整個(gè)運(yùn)營成本造成負(fù)擔(dān)。因此,他認(rèn)為未來應(yīng)是無人駕駛的飛行器。按照歐洲航空安全局(EASA)的規(guī)劃,2028年至2035年,無人駕駛技術(shù)將在航空領(lǐng)域得到應(yīng)用。廣汽的開發(fā)也是以無人駕駛為目標(biāo),構(gòu)建了一個(gè)完整的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)架構(gòu),包括地面站和飛控系統(tǒng)。
在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)架構(gòu)中,地面站負(fù)責(zé)向飛行器下達(dá)任務(wù),包括飛行路徑、飛行高度、起飛和降落時(shí)間等。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)負(fù)責(zé)決策,并通過導(dǎo)航、無線電通訊和視覺識別等手段控制飛行器的飛行和降落。劉巨江詳細(xì)描述了這一系統(tǒng)的工作原理,解釋了如何通過不同的控制器來實(shí)現(xiàn)飛行器的運(yùn)動(dòng)、機(jī)身、座艙和任務(wù)等功能。
劉巨江還提到,飛行器的設(shè)計(jì)需要滿足多種法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),例如,飛行任務(wù)的安全性評估、系統(tǒng)工程開發(fā)流程、功能安全分析等。他詳細(xì)介紹了這些法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),解釋了如何通過需求分析和可靠性設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)飛行器的安全性目標(biāo)。
由于西方國家在法規(guī)上對無人駕駛飛行器有嚴(yán)格限制,中國有機(jī)會(huì)通過自主研發(fā)和設(shè)計(jì),滿足國內(nèi)市場的需求。在演講的最后,劉巨江總結(jié)道,中國在低空經(jīng)濟(jì)上有巨大的潛力,車規(guī)級集成電路在電動(dòng)飛行器上有廣闊的應(yīng)用前景。他認(rèn)為,隨著國內(nèi)無人機(jī)和新能源汽車的發(fā)展,中國將在未來低空經(jīng)濟(jì)中處于全球領(lǐng)先地位。此外,劉巨江還指出,開發(fā)電動(dòng)飛行器特別是無人駕駛飛行器,將為中國的集成電路行業(yè)帶來巨大的機(jī)遇。
劉巨江強(qiáng)調(diào)了飛行汽車的高可靠性要求,指出車規(guī)級集成電路完全可以滿足電動(dòng)飛行器的需求。他解釋說,盡管飛行器的安全性要求更高,但通過雙備份或三備份的設(shè)計(jì),車規(guī)級集成電路可以在飛行器上實(shí)現(xiàn)高可靠性。例如,車規(guī)級集成電路的可靠性標(biāo)準(zhǔn)是ISO 26262,而航空領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)是DO-178和DO-254,這些標(biāo)準(zhǔn)可以通過多種技術(shù)手段來滿足飛行器的安全性要求。
工信部第五所:車規(guī)級碳化硅(SiC)模塊的可靠性測試驗(yàn)證挑戰(zhàn)
工業(yè)和信息化部電子第五研究所研究員兼國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室總師陳媛女士帶來了《車規(guī)級碳化硅(SiC)模塊的可靠性測試驗(yàn)證挑戰(zhàn)》的報(bào)告,詳細(xì)介紹了SiC模塊在車規(guī)級應(yīng)用中的測試和驗(yàn)證挑戰(zhàn)。
陳媛首先介紹了從燃油汽車向新能源汽車轉(zhuǎn)型過程中,功率半導(dǎo)體需求的增長。她提到,根據(jù)SA和英飛凌的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),在純電動(dòng)汽車中使用的功率半導(dǎo)體成本大約是純?nèi)加推嚨?倍,占整車汽車芯片成本的55%以上。碳化硅器件由于其集成電壓高、電流能力強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),在新能源汽車中具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢,尤其在降低能耗和提高續(xù)航里程方面表現(xiàn)突出。
陳媛指出,碳化硅器件的大規(guī)模推廣應(yīng)用不僅依賴于其性能優(yōu)勢,還需考慮成本和質(zhì)量可靠性。目前,碳化硅器件的成本較硅器件高出三到五倍,但通過整車控制系統(tǒng)如電池和水冷系統(tǒng)的優(yōu)化,可以將整車成本控制在一定范圍內(nèi)。質(zhì)量和可靠性是另一大關(guān)鍵問題,碳化硅器件存在的界面缺陷、襯底缺陷以及封裝材料的熱應(yīng)力等問題,都會(huì)影響其可靠性。
她還提到,目前國際和國內(nèi)對碳化硅器件的可靠性測試驗(yàn)證方法和標(biāo)準(zhǔn)尚在構(gòu)建中。JEDEC和IEC分別于2017年和2019年成立了寬禁帶半導(dǎo)體工作組,目前中國五所也在牽頭進(jìn)行碳化硅器件國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化。
在具體測試方面,陳媛詳細(xì)講解了閾值電壓測試、結(jié)殼熱阻測試、功率循環(huán)、高溫反偏試驗(yàn)等方法,指出了碳化硅器件在這些測試中面臨的挑戰(zhàn)和解決方案。包括:
?閾值電壓測試:閾值電壓測試在碳化硅器件的可靠性考核中尤為關(guān)鍵,但由于界面缺陷密度較高,測試結(jié)果常常不穩(wěn)定。JEDEC提出了一些標(biāo)準(zhǔn)方法,但與國際標(biāo)準(zhǔn)存在差異,這些差異可能源于技術(shù)路線的不同。五所在閾值電壓測試方面也做了大量研究,并發(fā)表了相關(guān)論文。
結(jié)殼熱阻測試:傳統(tǒng)的硅器件結(jié)殼熱阻測試方法不適用于碳化硅器件。由于碳化硅器件界面缺陷密度較高,導(dǎo)致切換過程中出現(xiàn)測試誤差,因此需采用體二極管方式采集結(jié)溫。五所牽頭制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),提供了詳細(xì)的測試方法。
功率循環(huán)測試:功率循環(huán)測試對評估碳化硅器件的可靠性至關(guān)重要。由于碳化硅溫度敏感性更高,在測試過程中需特別注意溝道完全關(guān)斷狀態(tài),以避免誤判。五所在這方面也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
高溫反偏試驗(yàn):高溫反偏試驗(yàn)中的關(guān)斷電壓問題在硅器件和碳化硅器件中表現(xiàn)不同。碳化硅器件在負(fù)壓條件下的高溫反偏更為嚴(yán)苛,研究發(fā)現(xiàn)負(fù)壓下的熱電流變化更顯著。五所也在制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),以適應(yīng)碳化硅器件的特殊需求。
動(dòng)態(tài)應(yīng)力測試:碳化硅器件對動(dòng)態(tài)應(yīng)力更為敏感,尤其在快速開關(guān)和高頻操作下,內(nèi)部結(jié)構(gòu)的快速充電效應(yīng)加速了器件的退化。五所也在牽頭制定針對動(dòng)態(tài)應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn),以確保測試的嚴(yán)謹(jǐn)性和準(zhǔn)確性。
高溫高濕反偏試驗(yàn):高溫高濕反偏試驗(yàn)同樣需要考慮動(dòng)態(tài)應(yīng)力的影響,三種應(yīng)力(溫度、濕度、動(dòng)態(tài)應(yīng)力)的耦合對試驗(yàn)提出了更高的要求。五所目前正在制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),以應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。
體二極管雙極退化試驗(yàn):在雙極運(yùn)行期間,碳化硅器件的電子與空穴復(fù)合會(huì)導(dǎo)致堆垛層錯(cuò)在BPD處蔓延,影響器件的導(dǎo)電性能。五所在這一領(lǐng)域也進(jìn)行了大量研究,并正在制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
陳媛總結(jié)道,盡管碳化硅器件具有優(yōu)于硅功率器件的性能,但其耐用性和可靠性問題限制了其應(yīng)用推廣。碳化硅器件的可靠性測試驗(yàn)證方法與硅器件存在較大差異,且相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系尚未完全建立。實(shí)際使用時(shí)更高的電場強(qiáng)度、工作電壓和開關(guān)速度都會(huì)影響其可靠性,相關(guān)的測試驗(yàn)證需要重點(diǎn)關(guān)注。她最后表示,工信部第五所正在積極推進(jìn)碳化硅器件的可靠性測試標(biāo)準(zhǔn)化工作,并邀請與會(huì)者進(jìn)一步交流技術(shù)細(xì)節(jié),共同推動(dòng)行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。
黑芝麻:“華山、武當(dāng)”兩大產(chǎn)品線介紹
黑芝麻智能科技有限公司高級產(chǎn)品市場總監(jiān)王治中先生帶來《高性能自動(dòng)駕駛芯片賦能汽車智能化轉(zhuǎn)型》的演講,展示了高性能芯片如何推動(dòng)汽車的智能化轉(zhuǎn)型。
王治中先生將智能汽車的發(fā)展分為兩個(gè)主要方向:新技術(shù)、新功能的引入和標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)需求的跨域融合。對于前者,主要應(yīng)用于高端車,追求更高的計(jì)算能力和集成度。這類芯片在座艙、自動(dòng)駕駛、通信等領(lǐng)域都在不斷進(jìn)步,每年都有新的高性能芯片推出,應(yīng)用上沒有明顯的上限。
高端車應(yīng)用
在高端車應(yīng)用方面,芯片提出的要求是制程越來越高。為了控制芯片的整體面積和功耗,同時(shí)集成更多功能,實(shí)現(xiàn)更高性能,黑芝麻的SoC集成度和制程都在不斷提升,并引入了先進(jìn)的封裝工藝。這是新技術(shù)和新功能的路線發(fā)展方向。
中低端車應(yīng)用
對于標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)需求的跨域融合,王治中先生指出,在某些高端車上的體驗(yàn)和功能,逐漸被引入到中端甚至低端車應(yīng)用中。這些功能的標(biāo)準(zhǔn)化和強(qiáng)需求成為主流車型的重要配置。典型的例子包括前相一體機(jī)smart camera和主流座艙的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)降本增效,強(qiáng)需求的標(biāo)準(zhǔn)化功能通過跨域融合的多芯片方案來實(shí)現(xiàn)。這種融合帶來了成本效益和性能優(yōu)化。
根據(jù)上述不同應(yīng)用,黑芝麻推出了不同的產(chǎn)品系列。其中華山系列主要針對自動(dòng)駕駛,已經(jīng)量產(chǎn)了A1000家族。王治中介紹了A1000L和A1000兩款不同的SoC產(chǎn)品。A1000L在NIT8精度下算力達(dá)到16TOPS,是單芯片支持輕量級行泊一體的方案。而A1000則是單芯片支持高速NOA的解決方案,能夠處理前向、側(cè)向和后向攝像頭的數(shù)據(jù)。目前,A1000系列是本土量產(chǎn)車型中應(yīng)用最廣泛的自動(dòng)駕駛芯片,未來還會(huì)推出A2000系列,進(jìn)一步提升集成度和性能。A2000系列將是黑芝麻最高集成度的產(chǎn)品,集成了CPU、DSP、視覺DSP、GPU、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器和MCU,全面支持原生的Transformer和最新一代的ISP技術(shù)。這款芯片將實(shí)現(xiàn)從感知融合到定位規(guī)控的完整數(shù)據(jù)閉環(huán),并支持Chiplet技術(shù),為未來更高算力的需求做準(zhǔn)備。
武當(dāng)系列是業(yè)內(nèi)首個(gè)跨域計(jì)算芯片,單芯片可以支持智能座艙、智能駕駛和整車數(shù)據(jù)交換。該系列包括兩款產(chǎn)品:C1296和C1236。C1296是行業(yè)內(nèi)首個(gè)將座艙、智駕和整車數(shù)據(jù)交換功能集成于單芯片的產(chǎn)品,C1236則針對單芯片智駕解決方案,不需要外部以太網(wǎng)和MCU的配合。武當(dāng)系列中的C1296和C1236分別針對跨域融合和單芯片智駕解決方案。C1296支持不同功能安全等級的應(yīng)用,通過硬件隔離實(shí)現(xiàn)座艙和智駕的高安全、高隔離的解決方案。C1236支持高階智駕算法,并內(nèi)置以太網(wǎng)switch和MCU,為復(fù)雜的NOA需求提供資源預(yù)留。
據(jù)介紹,黑芝麻的芯片產(chǎn)品已經(jīng)在多款量產(chǎn)車型中得到應(yīng)用,包括吉利領(lǐng)克08、合創(chuàng)V09、領(lǐng)克07和即將發(fā)布的銀河E8等。華山A1000系列目前在20多款車型中實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),主要應(yīng)用于高階智駕方案。王治中表示,目前黑芝麻的半導(dǎo)體產(chǎn)品已經(jīng)從10納米工藝進(jìn)步到7納米工藝,這代表了在技術(shù)上的重大突破。
展望未來,黑芝麻智能科技的芯片產(chǎn)品將繼續(xù)根據(jù)行業(yè)發(fā)展趨勢不斷創(chuàng)新,推出了多款高性能芯片,以滿足汽車智能化的需求。
賽默飛:汽車芯片實(shí)效分析報(bào)告
賽默飛世爾電子技術(shù)研發(fā)(上海)有限公司商務(wù)拓展經(jīng)理唐涌耀先生分享了題為《汽車芯片失效分析—賽默飛半導(dǎo)體整體解決方案助力提高芯片質(zhì)量》的報(bào)告。
唐涌耀先生首先介紹了賽默飛的整體解決方案,并詳細(xì)闡述了汽車芯片失效分析的重要性。他指出,隨著電動(dòng)汽車和智能駕駛技術(shù)的迅猛發(fā)展,汽車芯片的需求量急劇增加。每輛汽車需要成千上萬顆芯片,涵蓋了邏輯、存儲(chǔ)、模擬、射頻、傳感器等各類芯片。因此,保證芯片的高質(zhì)量和高可靠性顯得尤為重要。
失效分析是芯片整個(gè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),涵蓋了制造、設(shè)計(jì)、封裝、測試等多個(gè)階段。通過嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)測試,賽默飛致力于幫助客戶提高芯片的良率和可靠性。唐涌耀先生介紹,失效分析類似于醫(yī)療診斷,通過各種檢測手段找到芯片失效的原因,進(jìn)而采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。
失效分析的流程和方法
賽默飛將失效分析分為電性失效定位(EFA)和物理失效分析(PFA)。EFA包括板級、封裝級和裸芯片級別的失效定位,通過熱輻射、光子檢測和激光技術(shù)等方法,逐步縮小失效范圍,最終鎖定具體問題點(diǎn)。
唐涌耀先生進(jìn)一步解釋了具體的失效分析方法。熱輻射檢測可以識別芯片中由于漏電或其他原因產(chǎn)生的熱量異常,光子檢測可以捕捉到硅或碳化硅器件在正?;虍惓顟B(tài)下發(fā)出的信號,而激光技術(shù)則可以定位金屬線中的缺陷。這些方法相輔相成,能夠在不同層級上精確定位芯片中的問題。
賽默飛主要設(shè)備介紹
唐涌耀先生介紹了賽默飛的兩款主要設(shè)備:Exactive Plus和Meridian S。這些設(shè)備能夠廣泛應(yīng)用于從芯片設(shè)計(jì)到最終測試的各個(gè)環(huán)節(jié),幫助客戶快速定位并分析失效原因。
Exactive Plus設(shè)備可以檢測熱輻射和激光信號,適用于各種類型的芯片和封裝樣品。其優(yōu)勢在于能夠覆蓋從芯片設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的整個(gè)流程,對各類產(chǎn)生熱信號的缺陷進(jìn)行檢測。Meridian S設(shè)備則專為單顆裸芯片設(shè)計(jì),具有光子檢測和激光檢測功能,適用于晶圓級別的失效分析。
唐涌耀先生詳細(xì)介紹了從大到小的失效定位流程。在板級失效分析中,傳統(tǒng)方法是通過直流測試和排除法逐步鎖定失效模塊,而現(xiàn)在可以通過熱輻射快速定位缺陷。在封裝級別,超聲波掃描和X射線檢測是常用方法,而熱輻射檢測可以在不破壞封裝的情況下直接定位問題。對于裸芯片級別的分析,納米探針可以精確定位到單個(gè)晶體管中的缺陷,達(dá)到納米級別的分析精度。
賽默飛在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中提供從設(shè)計(jì)驗(yàn)證到生產(chǎn)測試的完整解決方案,包括ESD(靜電放電)、Latch-up(閂鎖)等可靠性測試。對于特殊的功率器件和碳化硅芯片,賽默飛也有針對性的解決方案,能夠應(yīng)對其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和分析挑戰(zhàn)。
唐涌耀先生指出,功率器件和碳化硅芯片具有縱向結(jié)構(gòu),正面和背面都有電極,這對傳統(tǒng)的失效分析方法提出了挑戰(zhàn)。賽默飛通過優(yōu)化設(shè)備和方法,能夠在不破壞電極的情況下進(jìn)行精確的失效分析。此外,賽默飛還提供樣品制備服務(wù),通過逐層去除樣品表面的材料,進(jìn)一步精確定位失效點(diǎn)。
賽默飛不僅擁有先進(jìn)的設(shè)備,還擁有強(qiáng)大的專業(yè)團(tuán)隊(duì)。唐涌耀先生強(qiáng)調(diào),設(shè)備的使用效果不僅取決于設(shè)備本身,還取決于操作人員的專業(yè)水平。
總結(jié)來看,本次論壇與會(huì)嘉賓深入探討了汽車芯片在新能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車以及未來飛行汽車中的應(yīng)用前景和技術(shù)挑戰(zhàn),提出了諸多建設(shè)性的建議和解決方案。通過對國產(chǎn)芯片、自主可控供應(yīng)鏈、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等關(guān)鍵領(lǐng)域的深入分析,未來各種技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)合作將給汽車芯片的發(fā)展帶來更多新的機(jī)會(huì)。隨著固態(tài)電池技術(shù)的突破和車用芯片國產(chǎn)化替代的加速推進(jìn),中國有望在全球汽車芯片市場占據(jù)更加重要的地位。
此次論壇不僅為行業(yè)專家提供了一個(gè)交流的平臺(tái),討論不僅為當(dāng)前行業(yè)的發(fā)展提供了寶貴的指導(dǎo)意見,也為未來的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與非網(wǎng)將繼續(xù)關(guān)注這一領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài),為讀者帶來更多前沿報(bào)道和深入分析。