隨著美國電動車大廠Tesla在電動車市場開始突破重圍后,全球電動車市場也開始彌漫著一股相當(dāng)樂觀的氣氛。不過,盡管如此,電動車仍然背負著節(jié)能減碳的環(huán)保使命,如何讓能源可以更有效率,成了系統(tǒng)設(shè)計時的一大考驗,再加上人身生命安全又必須放在第一位作為考量,電動車雖然前景樂觀,但就系統(tǒng)層面上仍然有很多挑戰(zhàn)需要面對。
附圖 : 為了能將系統(tǒng)風(fēng)險降至最低,若在晶圓檢測時出現(xiàn)問題,放棄整片晶圓也是必要的。Source:investors.nxp.com
ROHM(羅姆半導(dǎo)體)臺灣設(shè)計中心技術(shù)部副所長林志升便談到,廣泛來看,電動車的電源管理不能只單看逆變器、馬達控制與電池管理等系統(tǒng),電動車各個系統(tǒng)都會有處理器、微控制器、系統(tǒng)介面與環(huán)車影像等各方面都需要供電,這方面的電源管理效率其實也是產(chǎn)業(yè)界需要重視的地方。事實上,扣除逆變器與馬達驅(qū)動系統(tǒng)不談,電動車大多的系統(tǒng)都是由直流電來進行驅(qū)動,因此DC/DC元件或是LDO(low dropout regulator;低壓差線性穩(wěn)壓器)的表現(xiàn),就成了系統(tǒng)整體功耗高低的關(guān)鍵。
就直流電的電源設(shè)計上,由于近年來的制程技術(shù)不斷提升,DC/DC元件的整體表現(xiàn)已經(jīng)相當(dāng)優(yōu)異,因此LDO的能見度就相對的不是那么高。但林志升也表示,以ROHM本身為例,LDO在待機情況下,其靜態(tài)電流就遠低于DC/DC元件,若車體在靜止不動的情況下,若打算將整體功耗降至最低,LDO就是絕對不可或缺的元件。像是免鑰匙啟動功能、時鐘、汽車導(dǎo)航的資料備份與防盜系統(tǒng)等,都會是LDO可以發(fā)揮的空間。但相對的,在系統(tǒng)進入運作狀態(tài)時,DC/DC的效率表現(xiàn)則會遠高于LDO,所以端看實際的應(yīng)用環(huán)境,DC/DC與LDO都有其市場需求。
而回歸到電動車與混合動力車的市場,依照功率需求所需要的元件種類也會有不同的差異。以英飛凌的元件類產(chǎn)品定位而言,3kW(含)以下的范圍會以MOSFET擔(dān)綱主要角色,來到了6kW(含)以下的區(qū)間就由IGBT來負責(zé),6kW到100kW就由功率模組來負責(zé),而依照功率大小的不同,英飛凌也有對應(yīng)的功率模組來因應(yīng)。
英飛凌科技亞太區(qū)首席工程師暨總監(jiān)陳添寶談到,盡管英飛凌在汽車功率元件的解決方案相當(dāng)完整,但車用與工業(yè)領(lǐng)域的元件要求有著不小的差距。他直言,在晶圓尚未進入切割階段前,英飛凌便會進行晶圓檢測,只要有某一晶粒出現(xiàn)問題,整片晶圓就會報廢棄之不用,乍看之下,雖然看似可惜,不過為了能夠符合車用規(guī)格與考量到人身安全,這樣的處置的確有其必要性。除此之外,前置時間(Lead TIme)也會拉長至六個月,與工業(yè)領(lǐng)域的三個月,有著不小的落差。林志升也補充說明表示,AEC-Q100的確是車用電子領(lǐng)域相當(dāng)重要的規(guī)范,不過端看實際的需需求為何,不見得所有的系統(tǒng)都要符合這樣的規(guī)范,只要客戶有需求,提供符合的車規(guī)元件并不是問題。