2022汽车半导体生态峰会演讲实录|英诺赛科孟无忌:InnoGaN赋能智行“芯”未来

发布日期:2022-11-29·

以“智链未来 本立而道生”为主题的“2022张江汽车半导体生态峰会暨全球汽车电子博览会”由《中国汽车报》社主办,张江高科、爱集微、浦东新区投资促进二中心承办,11月7日-8日在上海张江科学会堂隆重举行。

本届峰会邀请了以半导体为核心的全球智能网联汽车生态链企业高管、知名分析师与投资机构、中外行业大咖参加,瞄准新智能汽车与能源汽车技术前沿,就科创+产业+金融进行深度交流,为汽车半导体产业发展贡献智慧和力量。同时,通过趋势分享、前沿技术碰撞、投资逻辑解读以及全球汽车电子博览会,共同探讨全球巨变下的汽车半导体产业链发展,为业界充分展示汽车电子最新发展成果与趋势,打造国际化一流汽车半导体领域展示平台。

其中,在11月7日举办的“汽车电子部件及车规级芯片专场”,英诺赛科(深圳)半导体有限公司产品应用主任工程师孟无忌做了题为《InnoGaN赋能智行“芯”未来》的精彩演讲,以下内容为现场演讲实录:

孟无忌:我是孟无忌,来自英诺赛科产品应用部,今天给大家介绍英诺赛科氮化镓在汽车电子中的应用。

英诺赛科(深圳)半导体有限公司 产品应用主任工程师 孟无忌

首先作个介绍,英诺赛科是全球最大的硅基氮化镓IDM企业,现在有全球专利超过700项,公司总部是在珠海,研发中心有深圳、南京和成都,另外在全球的多个大城市都有相应的布局。现在有珠海和苏州两大生产基地,苏州规划产能是每月65000片,是英诺赛科全球的最大产能。今年8月,实现了出货量超过1亿颗,目前在氮化镓领域居全球首位。

英诺赛科在氮化镓领域有三大优势,第一,是全球最大的氮化镓IDM公司,全产业链技术是自主可控的,从外延生长到芯片设计制造都是采用IDM,晶圆采用业界领先的8英寸工艺。第二,产品电压覆盖范围最宽,和其他一些竞品公司相比,产品电压覆盖是15-650伏,这样可以为快充、数据中心、车载电子、电源系统等应用提供全氮化镓包干的解决方案。第三,产品类型最全面,不仅可以提供氮化镓的单管,还可以有双向器件,方便双边用户灵活的选择。

IDM模式可以助力产品升级迭代,氮化镓器件现在处于这个水平,每经过两代的产品升级,就可以把器件的电阻减少一半,可以把芯片的尺寸减半,在同样一片晶圆下,产生的芯片数量是原来的两倍。目前硅器件产品已经突破了硅材料的极限,随着产品的升级迭代,相信在未来这个优势会进一步扩大。

氮化镓器件在智能汽车中的应用,有很多可以应用的地方,比如激光雷达、双向DC/DC,自动驾驶核心电源、PD快充、车载充电器等场合。对于一个电动汽车来说,在高压电池端一般会用到BMS做能量管理,充电要用到OBC,经过一个电机驱动和交流电机,可以为汽车提供电力,在高压电池和低压电池之间会有一个DC/DC,在低压端会有激光雷达、快充等用电设备作为低压负载。现在也有很多轻混架构的汽车,里面有12伏和48伏。英诺赛科的产品可以实现从高压到低压系统的全覆盖,为智能电动汽车提供更高性能的供电。

具体的应用场景中,第一是激光雷达,在自动驾驶中,高性能的激光雷达是它的关键的部件,激光雷达通过电路发出激光源,要求需要有短时大电流的脉冲能力,传统方案里面对于硅器件来说性能满足不了这个要求,本身一个开关动作就会超过1纳秒。对于氮化镓器件来说,这两个参数比硅器件会有1.5-3倍的提升,带来的就是氮化镓可以高速开关,开关速度提升到之前的13倍,脉冲速度提高到之前的五分之一,为高性能的自动驾驶激光雷达提供了可能。

自动驾驶里另一个关键点是CPU和GPU供电,一般采用多向并联的降压方案。随着CPU和GPU算力的提升,供电需求会加大,可能达到上千安的量级。对比氮化镓和硅器件有明显优势,可以带来更低的开关损耗。因为氮化镓本身没有反向恢复电荷参数,用氮化镓方案可以做到比硅更高的效率,或者可以让它工作在更高的开关频率,这样就可以在同样效率的情况下做到更高的功率密度。

氮化镓器件在音响播放中也有显著的优势,高动态响应、低谐波失真、低电池干扰、高信噪比、高开关频率、成本降低、动态响应更快、超低寄生电容和零反向恢复。

英诺赛科的氮化镓在BMS里面也有业界领先的解决方案,BMS有一个电池管理系统,会检测各类信息,这个可以用来做保护,也可以用来检测复杂的功能。英诺赛科的解决方案,省掉了中间的部分,用一颗氮化镓可以代替原来的两颗硅,在BMS里面如果是大电流的场合,可能会有多颗器件并联,这样可以大幅减少器件的数量。另外,因为经过集成之后,因为芯片的尺寸更小,它的导通电阻可以进一步减少。

对于快充,USB快充很多是兼容了PD3.1协议,未来车载快充也必然是这样的发展趋势。从效率测试的结果来看,不管是工作在降压模式,还是工作在升压模式,比硅的解决方案都是有效率提升的。

对于OBC来说,OBC内部一般用PFC和DC/DC方案,另外需要辅助电源给控制系统提供供电。英诺赛科的基础方案是前集用腾图柱PFC,后集用软开关隔离DC/DC。这个方案的核心优势是,首先能量可以双向流动的,然后效率是比硅或者碳化硅的方案高,成本比碳化硅的方案低。

对于高压电池和低压电池的双向APM解决方案,英诺赛科有All-GaN解决方案,这个方案的优势,因为氮化镓的高速开关,可以做更高的开关频率,这样就可以提升它的功率密度。对于低压侧来说,为了满足大电流的需求,在输出端会采用并联的方案,这样它的驱动损耗占比相对来说较大。

英诺赛科希望和各位同行专家一起共建智能汽车的产业生态,助力新能源汽车向电子化、智能化的方向发展,构建一个智行新未来,谢谢大家。

(注:以上速记内容未经本人确认)