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导入客户超150家!这类国产芯片可pin to pin替换英飞凌

  • 來源:网络
  • 發佈時間::2023-11-24

高边驱动(High Side Driver)也称之为高边开关,置于电源和负载之间,用于控制应用。

高边驱动需求不断增长,已形成对传统保险丝+继电器方案替代之势

作为智能开关的理想选择,高边开关通常由DMOS功率晶体管和CMOS逻辑电路构成,可实现全面的内置保护,以防止过载、动态过压、短路、超温、地面损耗、电源损耗、静电放电等情况的出现,目前已经在汽车和工业等对可靠性要求较高的场景中广泛应用。

在汽车领域,高边开关可用于车身控制域中的各种阻性、感性及容性负载的驱动,其在车内外的应用非常广泛,包括车内饰灯、头尾灯、座椅和方向盘及后视镜加热、电磁阀、门锁、电机等场景使用数量已经非常庞大。

资料来源:类比半导体

一辆新能源汽车大概拥有90个通道,无论是车内还是车外,里面需要使用大量的高边开关产品。其中,灯饰产品是目前最大的细分应用场景,不管是头灯、尾灯还是车内的内饰灯、迎宾灯、指示灯、投影灯等,这些灯都需要高边开关来进行驱动、开关和保护。

类比半导体市场总监范天伟介绍道,

作为一个多功能的数模混合产品,高边驱动里面涉及powerFET、controller、电源、传感器等很多复杂的技术,如果不能有效保护负载,导致负载损坏或导致高边驱动产品本身损坏,都会对整车的安全产生问题。

因此,目前汽车行业对于一个高边产品,主要关注阻性、感性与容性等负载的特性。三大负载类型里,最单纯的是阻性负载,其负载特性比较稳定。它考验的是高边驱动里的导通内阻,内阻越低所能带的阻性越大、额定电流越高;容性负载在启动时产生较大的浪涌电流,而实际的工作电流往往远小于浪涌电流,所以针对容性负载的限流保护的设计是一个挑战;而感性负载最为复杂,在关断时强烈的能量释放,产生的反向电动势一旦处理不当,将导致开关的毁灭性后果。因此,感性考验的就是高边负压和EAS能力,在设计高边开关的时候往往需要针对感性负载做特别的设计和测试。

近年来,随着新能源汽车电动化、智能化、网联化的不断发展,汽车的功能也越来越复杂。而这些功能都是需要不同的负载、不同的执行器来完成。因此,这给汽车带来的电子器件的数量也就越来越多。

范天伟指出:2022年,我国燃油车销量为1997.7万辆,平均使用高边的通道数在35个。新能源汽车为688.7万辆,高边驱动产品的通道数为75个。在去年燃油车及新能源汽车二者合计的高边驱动产品潜在市场在14~15亿颗左右,销售金额已达6.5亿元。而随着新能源车的发展,单车通道数也在不断增加。到今年为止新能源车的高边开关已经在去年75个的基础上上升到了90个通道。因此,预计今年高边开关通道数在中国市场将上升到20亿左右,金额约为11亿人民币。我们预计,到2025年,随着新能源车的渗透率不断增加,后续中国市场规模将会进一步增长至25~35亿元,整体发展前景非常乐观。

高边开关日益增长的市场,吸引了众多玩家布局。在国际上,包括英飞凌、意法半导体、德州仪器、恩智浦、罗姆等汽车半导体厂商目前都有在高边开关领域布局。其中,英飞凌作为该领域的主要技术开创者,目前市场份额占比最高,达到了约40%左右;国内市场方面,目前高边开关厂商仍然处于起步阶段,整体品类较少,且以点状形态的小电流、高内阻产品为主。

在高边开关行业,龙头是英飞凌和ST等国际厂商。像ST和英飞凌,使用的是集成的垂直工艺,可以做到更高的工艺集成度、而且覆盖不同的通道数,包括1通道、2通道、4通道、6通道,基本上他们的产品是最全的。而某些国际厂商用的是平面工艺,平面工艺有一个问题,本身的die size比较大,不容易把功率密度做高。一旦做高,它的Package会非常大,并且成本也会非常高,所以国际厂商大部分的产品,主要是围绕100毫欧以上的4通道、2通道、1通道产品为主;而在国内市场上,目前主要集中在80毫欧以上4通道、2通道甚至是1通道的高Rdson的小电流产品,经常会用在一些小灯的开关、小电源的配电里。整体而言,目前国内厂商的产品相对比较零散,并且在国内目前没办法达到类似英飞凌这样的垂直制造工艺能力。