由于應用場景的特殊性,汽車對芯片的可靠性要求極高,不僅要適應-40℃~150℃的溫度環境、具備長達10年以上的穩定運行壽命,在抗干擾、散熱處理、多重電路保護等方面也提出了嚴苛的要求,加上傳統汽車行業較為穩定保守的供應鏈體系,過去國內半導體企業在車規級芯片領域鮮有布局。
不過,伴隨著國內新能源汽車產業的迅速崛起,終端客戶對芯片需求快速轉變,汽車供應鏈體系逐步進入到重構新階段,產業加速向國內轉移,給國內芯片企業帶來了全新的發展機遇。而疫情期間出現的罕見芯片短缺潮,也促使國內汽車產業亟須構建穩定、可控的芯片供應生態。
在此背景下,鈺泰半導體股份有限公司(下稱“鈺泰半導體”)歷經近3年的籌備,車規級產品研發及認證體系搭建完成,旗下車規級低壓線性穩壓器EQ5130也順勢推出,該產品在輸出電流、電源抑制比、靜態電流、輸出電壓等關鍵指標上處于行業領先水平。通過性能冗余設計,廣泛適用于ADAS、智能座艙、車身電子、汽車底盤等領域,具有極強的普適性。
EQ5130來“敲門”
在消費級和工規級市場,鈺泰半導體600多款產品中,部分產品的指標達到國際先進、國內領先水平,實現了進口替代。伴隨新能源汽車產業東風,鈺泰半導體有意進軍車規級市場,特別是始于2020年下半年的汽車芯片短缺潮,更堅定了鈺泰半導體為我國汽車產業排憂解難的決心,鈺泰汽車產品經理馮炯亮認為,“從內部來說,我們需要具備開發高質量產品的能力,這是贏得(汽車產業鏈)客戶信任的基礎;從外部來講,汽車芯片短缺給國內廠商帶來了入局的契機,我們需要走出最難的第一步。”
根據計劃,鈺泰半導體將布局從穩壓類芯片、LDO、車燈驅動IC、車載背光IC,到負載開關、車載充電芯片等一系列車規級芯片產品。結合鈺泰半導體自身技術優勢以及汽車市場的需求,在打造這款車規級產品時,馮經理表示,“基于產品性能、供應保障、市場檢驗等維度充分考慮,公司的線性穩壓器相關芯片產品在工業級和消費級有非常好的市場反饋,幾乎沒有客訴,同時在產品性能、供貨方面都有保證,符合我們對車規級產品要求,我們非常有信心通過這樣一款產品打開車規級市場的大門。”
在這樣的背景下,鈺泰半導體成功推出了車規級低壓線性穩壓器EQ5130,該產品主要面向二級LDO應用,適用于ADAS ECU、智能座艙、汽車射頻、汽車遠程控制單元、汽車音頻、汽車數據轉換器、車身底盤等汽車電子領域,是一款普適性極好的通用產品,據馮經理介紹,這也是鈺泰半導體率先推出EQ5130的另一重要原因。
資料顯示,EQ5130多項關鍵指標已處于行業領先水平。
輸出電流方面,EQ5130達到300mA級別,而同類產品一般為200mA~250mA,更高的輸出電流,使得EQ5130具有更強的帶載能力;電壓降方面,EQ5130可做到120mV@100mA,遠低于某國際品牌同類產品指標,這也意味著EQ5130具備更低功耗性能。
電源抑制比方面,100Hz條件下,EQ5130可做到69dB,1KHz時可做到62dB,均大幅高于國際競品表現,使得EQ5130在輸出電壓方面具備噪聲更小的特性;EQ5130還具備超低靜態電流表現,該指標值可低至1uA,低于競品表現,更適用于低功耗產品設計。據了解,隨著汽車電動化加速,主機廠對各個功能模塊的靜態電流要求越來越高,很多新項目都要求將原來的靜態電流指標減半,EQ5130更低的靜態電流指標表現,更適用于新能源汽車市場,并滿足快速迭代升級的市場需求。
當然,針對汽車場景應用,EQ5130也做了完善的防護措施,如電流限制、短路保護、超溫保護、過熱保護等安全機制一應俱全,確保元器件在極端條件下也能保護設備不被損壞。據馮經理介紹,EQ5130已提供較為充分的性能冗余,以應對各類極端環境,這也是該產品具備極強普適性的重要保證。
另外,在封裝方式上,EQ5130同步兼顧了新需求與傳統應用。EQ5130采用了DFN1×1-4表面貼裝封裝技術,可以實現半導體器件在無鉛封裝內連接,重要的是,該封裝方式具有極小的規格尺寸,滿足汽車“電動化、智能化、網聯化”電子模塊的小型化發展趨勢,以及快速迭代的更新換代需求。而針對傳統需求,EQ5130還提供有SOT23封裝方式,匹配原有電子產品低壓線性穩壓器替代需求。
車規級認證體系順勢建成
論語有云,“工欲善其事,必先利其器。”EQ5130推出的背后,離不開一套完整的車規級產品研發及認證體系。
基于此前超低靜態電流電源管理芯片技術、高耐壓低功耗線性穩壓器技術、高PSRR低功耗線性穩壓器技術等18項主要核心技術積累,鈺泰半導體于2020年底開始搭建汽車領域人才體系,“針對市場需求,我們在市場端、研發端、工程端引進在汽車行業有豐富經驗的資深團隊。”據鈺泰半導體質量總監王勇介紹,我們逐步引進了汽車芯片領域的多名專家級人才,很好滿足了公司對車規級產品的研發需求。
緊接著,鈺泰半導體著力打造車規級供應商體系。作為一家Fabless芯片設計企業,鈺泰半導體需要晶圓廠、封裝企業、測試服務商等產業鏈企業的支持,針對車規級產品,王總表示,“我們選擇的供應商都是在汽車領域擁有豐富經驗的企業,而且都經過IATF 16949汽車行業質量管理體系認證,從每一個環節確保產品品質。”在封測領域,鈺泰半導體主要選擇的是業界知名的長電科技和華天科技,他們這些供應商也在汽車領域都有很強的經驗和布局。
因供應商較多,涉及的生產流程也較多,王總表示,鈺泰半導體在搭建車規級供應商體系過程中,溝通極具挑戰性,“相比消費級、工業級產品制造,車規級產品對流程管控嚴苛,會有很多額外的細節要求,需要我們的工程人員跟供應商就每一個環節進行充分溝通和磨合,會具體到每一顆產品的特性。為確保信息傳遞順暢、及時、有效,充分保證生產的產品符合車規級需求,從工程人員到管理層,我們與供應商進行了持續而詳細的數輪溝通。”
在借助外力的同時,鈺泰半導體也在苦修內功。
“公司是Fabless IC設計企業,不需要做IATF 16949汽車行業質量管理體系認證,但此前在開發消費級、工業級產品時,鈺泰半導體已經根據客戶的要求向IATF 16949體系靠攏,此次在搭建車規級體系時,也根據IATF 16949體系要求提升內部質量管理能力。”馮經理如是介紹。
事實上,質量管理能力僅是門檻之一,可靠性則是每一家車規級產品供應商的必備基本能力,為此,鈺泰半導體自建完整的AEC-Q100可靠性認證體系,“公司已經建立全套符合AEC-Q100可靠性認證要求的實驗室,完全能滿足包括三溫測試(低溫、常溫、高溫)在內的可靠性測試。”王總進一步介紹道,“可靠性僅是一方面,車規級半導體器件還對一致性、穩定性、故障率提出極高要求,需要實現良好的綜合性能。我們的品控體系完全能滿足客戶的高可靠性需求,實現從生產端、質量端到工程端全流程為客戶提供高質量產品。”
以車規級產品EQ5130為例,該產品已順利通過AEC-Q100可靠性認證,能夠適應-40℃~125℃的寬溫環境,極端環境下,還可做到150℃的結溫保護;EQ5130同時按照15年的使用壽命進行設計,能夠有效適配大眾、寶馬、戴姆勒等知名主機廠的年限要求。
在可靠性認證體系的基礎上,鈺泰半導體也在積極搭建ISO 26262汽車功能安全認證體系,據王總介紹,“通過與專業的咨詢機構合作,我們基本把內部流程走通,特別是在開發體系流程方面,嚴格按照要求逐項推進。目前公司的認證進展順利,預計在今年第三季度獲批通過。”
馮經理進一步指出,“汽車對安全的要求是不斷提升的,通過搭建ISO 26262汽車功能安全認證,我們的產品將能滿足不同客戶的要求,并能適應不斷提升的安全等級需求,特別是在自動駕駛相關領域,對我們來說,有望獲得更多的市場機會。”
助力國產替代新征程
中國是全球最大的汽車市場,產銷量已連續14年穩居第一,帶動零部件龐大市場需求,不過芯片等核心元器件卻長期高度依賴國際供應商,以LDO為例,過去國內市場主要由德州儀器、亞德諾、MPS(美國芯源)、安森美、羅姆等國際企業供應。
近年來,伴隨新能源汽車產業的迅速發展,加速了汽車供應鏈的本土化進程,在半導體領域,正越來越多地出現本土企業的身影,已開始有一批電源管理芯片企業切入汽車市場,理想汽車CEO李想近日就表示,為大量使用中國本土供應商而感到自豪。
鈺泰半導體作為抓住這一發展契機的企業之一,受益于完整的車規級產品研發及認證體系,大幅縮短了產品研發周期,僅用三個季度即成功推出車規級產品EQ5130,馮經理表示,“EQ5130是真正符合車規級要求并實現量產的產品,預計到今年9-10月份,我們與下游客戶將會推出首個成功案例。”EQ5130同時在借助公司市場渠道導入更多汽車產業鏈客戶。
不過,相比于單顆產品的推出,鈺泰半導體更重視車規級產品認證體系的建立及汽車芯片研發經驗的積累,“基于長遠發展需要,鈺泰半導體的車規級產品開發理念是‘先搭體系,再推產品’,這樣的好處是能把基礎打牢,后續再開發車規級產品時,都有完整的流程可以遵循,產品開發也會變得簡單,可以規避很多問題和風險。”
馮經理進一步指出,“鈺泰半導體在車規級市場的前期布局,已經邁過0-1的最艱難時期。從研發角度講,通過嚴苛的認證流程體系,團隊有了明確的規范指引,車規級產品研發意識全面增強,能夠更高效、更低成本地持續推出高可靠的車規級產品。”
EQ5130的量產上市,不僅標志著鈺泰半導體在車規級市場的突破,也標志著公司正式構建完整的車規級產品研發及認證體系。
伴隨EQ5130以及后續一系列車規級芯片的陸續推出,鈺泰半導體將為造車新勢力以及傳統主機廠提供更大的選擇空間,同時也將加速相關產品的國產替代進程,馮經理表示,“目前正是國內主機廠國產替代的切換期,對我們來說是個機會,公司將會主動尋求更多與下游產業鏈企業的合作機會。”
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