英飞凌大中华区高级副总裁曹彦飞先生出席2021世界新能源汽车大会
Chen Ivy 发表于 2021-09-26
2021年9月15-17日，世界新能源汽车大会在海南海口国际会展中心召开，大会围绕“全面推进市场化·加速跨产业融合·携手实现碳中和”为主题展开热烈研讨。
英飞凌科技大中华区高级副总裁兼汽车电子事业部负责人曹彦飞先生应邀出席，并于会上就“更环保、更安全、更智能的汽车半导体发展之路”为主题发表了重要演讲，以下为演讲摘要：
英飞凌科技大中华区高级副总裁，汽车电子事业部负责人 曹彦飞
1. 英飞凌汽车半导体整体布局：环保、安全和智能
2020年，全球半导体的市场总规模约4700亿美金，英飞凌作为前十大半导体科技公司之一，主要的业务领域布局在能源效率、汽车、安全、物联网和大数据几大方面。同时，英飞凌作为全球汽车半导体市场的龙头，拥有业界最为丰富的汽车半导体产品组合。不管是传感器、微控制器、功率器件，还是存储器产品，都处于世界领先地位。
每年我们的汽车董事会在讨论未来业务时，都会重新思考和定义到底哪些是汽车发展的宏观趋势和方向，并且基于此来布局研发、生产制造和运营等等，这是我们非常关键的战略方向。当前我们的三大核心观点：零排放必实现、驾驶员变乘客、无汽车不智能。致力于通过先进的半导体技术，来支持汽车更加环保、安全和智能的发展趋势。
2. 硅和碳化硅双管齐下，冷切割技术增加产能
一辆电动汽车平均所包含的半导体成本中，近40%为功率半导体。英飞凌与国内外多家车厂都有广泛的合作，我们的功率模块HybridPACK™ Drive被装载在超过20家纯电动车平台上。根据车厂不同的技术路线，英飞凌也可提供硅基或碳化硅基的功率器件来满足相应的需求。
电动汽车当下关注的重点则是续航里程、高功率密度以及系统综合性价比。在电池装配较多的高端车型的驱动轴上，碳化硅被更多采用，以增加续航里程；而在辅助驱动轴上，由于主要使用在急加速工况下，主机厂则更倾向于采用IGBT，以控制成本。硅基方案和碳化硅方案将长期共存，来实现传统系统的最佳性价比。
由于碳化硅材料的耐高温高压、高效、高频的特性，使碳化硅器件可以显著降低主逆变器的损耗。在相同的功率下，采用800V 碳化硅的主逆变器，整体损耗可以降低69%，折算到每公里的电耗上，可以降低7.6%，由此高压可以增加7~8%的续航里程。英飞凌综合考量了产品性能、可靠性及稳定性等需求， 于几个月前，推出了首款六合一全桥碳化硅模块，以满足客户端多样化以及快速平台升级的需求。
相比硅材料，碳化硅具有生长慢、晶圆小、材质硬、切割难度大等特点，对成本和产能都有较大影响。为了更好地提高产能，英飞凌几年前就加大了对“冷切割”技术的投入，能有效提升切割效率。比如，针对4厘米的晶柱，传统切割方法可切出50片晶圆，而采用冷切割技术后，则能达到100-130片晶圆，缓解了产能的压力。
对于纯电和混电里的高压应用，市场预测显示，2020-2025年功率半导体的年复合增长率将达到28%。而根据我们和国内车厂的沟通，大家对自身电动车产销量的规划都远远大于当前发布的一些市场数据，据此，车用功率半导体市场的增长率将会更高。另外，未来5年，硅依然是市场上非常主流的技术，但碳化硅的渗透率会越来越高，预计2025年可以达到30%以上，市场潜力巨大。
3. 打造“高可用性”系统，实现“可性的”安全驾驶
在智能驾驶的发展中，L0到L2级别的功能安全要求是达到“Fail-safe失效安全”等级；L3-L5，车辆本身会承担一定的驾驶责任，因此需要达到“Fail-operational 失效运行”及以上的安全等级。再进一步，对可靠性、安全性的要求扩展到整个汽车，作为一个系统构建一个高可用性的系统，高可用性的系统对半导体的需求非常高。英飞凌在车规级芯片从研发、生产、制造等等各个的环节都有业界非常严格的要求，对于安全相关的功能，我们采用异构化设计，满足汽车对安全性可靠性的要求。回到典型的自动驾驶场景，我们有感知、决策、执行，但这还不够。要构建一个真正高安全性的系统还需要高可靠性的储存、通信、电源、配电，这才是一个完整的安全系统，缺一不可，需要经过多年的积累。
4. 智能化的创新和体验由半导体来实现
在未来的智能座舱发展趋势中，智能化的人机交互、触控技术会变得越来越强大。英飞凌通过半导体技术赋予座舱智能的听觉、视觉和嗅觉。
今年四月英飞凌量产了行业第一颗车规级硅麦芯片，信噪比可达67db以上，在复杂和噪声较大的环境中，做到很好的语音接受效果；另一个车内交互技术是手势识别，英飞凌基于ToF技术的3D图像传感器，提供额外的景深信息，可大幅度提高手势识别的精确性；此外，公司还提供基于光声光谱的二氧化碳传感器，这项颠覆性技术能监测二氧化碳浓度，并向用户发出警报。
随着汽车变得愈加智能，车辆的功能也愈加丰富、愈加复杂，车内的线束、结点都在不断增加；同时，软件需要更快速、更便捷的升级；系统对功能安全和信息安全提出了更高的要求；而成本也需要合理控制。这些新的要求和变化引发了业内对未来电子电气架构的新思考和新探索。
当前，大部分的量产车型都是以分布式架构和功能域架构为主。在一辆低端或中端车型中，往往有几十颗ECU，而一辆高端车中，则可以包含上百颗ECU。为了减少车内的线束数量和长度，优化电子电气的架构，车厂在功能域架构基础上做了进一步的融合，催生了“区域控制式架构Zonal architecture”。
区域式控制架构从低端、到中端、再到高端的演变过程，实际上就是一步步减少零散的ECU，而区域控制器不断融合对安全性要求较高的功能模块的过程。这意味着，每往前发展一步，区域式控制器ZCU的功能就必须更强大、性能更优秀。
据预测，到2028年，区域式控制架构将成为主流。同时，我们也看到，在探索新型电子电器架构的过程中，不少国内的车厂步伐比国外的车厂更快、更领先。通过与国内一些车厂的沟通，到2023/2024年左右，可实现中端mid-end zonal architecture的量产，而高端zonal architecture的量产车型，有望在25年、26年推向市场。
汽车行业在三化或四化的推动下，发展是波澜壮阔、前途无限的，同时也伴随着各种各样的挑战。我们作为汽车人和半导体从业者，致力于为客户提供专业的服务，希望通过卓越的运营供应链管理，配合所有的生态合作伙伴，以及遍及全球的分销商，成为大家首选的合作伙伴。