博世“芯”動(dòng)力，碳化硅功率芯片和域控制器芯片

在東海汽車測(cè)試技術(shù)中心舉辦的“2020年博世汽車與智能交通技術(shù)創(chuàng)新體驗(yàn)日”上，博世特別展示了其碳化硅和智能座艙域控制器解決方案。“博世，不僅是一家汽車零部件公司，同時(shí)也是半導(dǎo)體公司”。

從產(chǎn)品角度來說，博世半導(dǎo)體產(chǎn)品主要有三大類。一塊是MEMS，這是博世最大的半導(dǎo)體版塊，包括慣性、角速度傳感器;壓力傳感器，用于自動(dòng)駕駛，安全氣囊系統(tǒng)包括汽車動(dòng)力系統(tǒng)、懸架等。

除此之外還有兩塊，一是集成電路，也就是我們說的IC(integrated circuit)或者是ASICS，是專用系統(tǒng)芯片和傳感器，用在特定的汽車應(yīng)用中。(目前，這部分的產(chǎn)品主要還是對(duì)內(nèi)使用。)另一塊，博世功率半導(dǎo)體。

一、電動(dòng)汽車發(fā)展“芯”動(dòng)力，碳化硅SiC

博世中國汽車電子事業(yè)部市場經(jīng)理王駿躍表示：“碳化硅會(huì)成為電動(dòng)汽車未來發(fā)展的“芯”動(dòng)力。這個(gè)“芯”，一方面是核心、很重要的意思，另外也是一個(gè)芯片的意思。因?yàn)樘蓟璧拇蟛糠之a(chǎn)品是以芯片的形式，加上各種封裝，封裝成分立器件或者模塊的形式對(duì)外出售。所以從這個(gè)角度來說，我們稱之為“芯”動(dòng)力?！?

從市場應(yīng)用的前景來說，碳化硅在電動(dòng)車中應(yīng)用主要有逆變器、車載充電器、DC/DC直流轉(zhuǎn)換以及充電樁上。

從整個(gè)市場規(guī)模的預(yù)測(cè)來看，2024年碳化硅市場規(guī)模大概可以到20億美金左右。2018到2024年，市場規(guī)模年復(fù)合增長率大概在30%左右。

王駿躍認(rèn)為 “碳化硅主要的應(yīng)用或者說未來占據(jù)整個(gè)市場主流的產(chǎn)品會(huì)是模塊，據(jù)預(yù)測(cè)，2023、2024年模塊會(huì)開始進(jìn)入相對(duì)成熟的階段。2024年以后，碳化硅的模塊量會(huì)有較大的突破，預(yù)計(jì)年復(fù)合增長率會(huì)比30%更高?！?

博世于2019年10月在德國正式宣布其開始碳化硅相關(guān)業(yè)務(wù)。功率碳化硅半導(dǎo)體生產(chǎn)基地位于德國羅伊特林根，主要來生產(chǎn)碳化硅的晶圓以及MOSFET。

德國羅伊特林根生產(chǎn)基地主要涉及的產(chǎn)品主要有種，一是有不同結(jié)構(gòu)的裸芯片產(chǎn)品，客戶基于芯片進(jìn)行封裝成為模塊后可以用在新能源車的逆變器當(dāng)中。另一是可以提供分立器件MOSFET，它有兩種封裝的形式，一種是直插式的THT，如TO-247、263等等不同的封裝形式，以及貼片式的SMD封裝，主要是用在充電樁、車載充電以及DC/DC直流轉(zhuǎn)換等。

裸芯片和MOSFET均可以提供兩種電壓型：一種是1200V，用于高性能逆變器和充電器;另一種是750V，用于標(biāo)準(zhǔn)性能逆變器和充電器。

在特性上，博世碳化硅可以做到更長的短路耐受時(shí)間(大概可以做到3微秒)，高雪崩穩(wěn)定性。另外，應(yīng)用雙通道溝槽技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)較低的RDS(ON)，通俗來說就是導(dǎo)通電阻比較低，有助于降低能耗。結(jié)溫溫度會(huì)到175度，裸芯片200度。同時(shí)針對(duì)兩款電壓，裸芯片的RDS(ON)最低分別做到8毫歐和12毫歐。此外，博世基于150mm晶圓自主制造芯片，符合車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

碳化硅MOSFET有兩種技術(shù)趨勢(shì)，一種是現(xiàn)在市場上比較主流的，我們稱為叫平面型結(jié)構(gòu)，基于這個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的間距比較大，意味著器件的體積會(huì)比較大。如果做到系統(tǒng)里面，用多個(gè)器件，這個(gè)系統(tǒng)體積就會(huì)變得比較大。

而現(xiàn)博世雙通道溝槽技術(shù)，可以保證在有較小的RDS(ON)同時(shí)，可以將這個(gè)間距做得更小，讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化。

博世碳化硅產(chǎn)品的技術(shù)路線圖，裸芯片，預(yù)計(jì)2021年的年底會(huì)上市。分立器件MOSFET這塊，大概會(huì)在2022年初上市，基于對(duì)于客戶的需求的匹配。

二、“芯”動(dòng)力，座艙域控制器

電子電器架構(gòu)發(fā)展趨勢(shì) 

博世座艙域控制器實(shí)現(xiàn)了多個(gè)操作系統(tǒng)的集成，能夠同時(shí)支持儀表、中控、副駕娛樂、HUD、空調(diào)、后排等多塊顯示屏，并且整合了駕駛員和乘員監(jiān)控(DOMS)、360 環(huán)視(AVM)、及人臉識(shí)別(FaceID)、多麥克風(fēng)輸入、主動(dòng)降噪等功能。這一強(qiáng)大而靈活的系統(tǒng)解決方案不僅保障了行車安全，也能極大限度地提升車內(nèi)環(huán)境的用戶體驗(yàn)。

隨著用戶功能需求提升，車載娛樂域使用的ECU越來越多，具有消費(fèi)電子外觀和體驗(yàn)的信息娛樂系統(tǒng)仍然是OEM的主要競爭優(yōu)勢(shì)。而通過將多個(gè)ECU整合為座艙域控制器可以降低整車成本(BOM)、減少布線、減輕重量，并且可以降低軟件開發(fā)難度以及整車集成驗(yàn)證周期，達(dá)到更好的OTA能力。

主芯片選型層面，博世座艙域控制器搭載了高通 8155 芯片。 從芯片性能、高低搭配的平臺(tái)化、本地支持等多方面考慮，博世選擇了高通作為座艙域控制器的主芯片?！霸诓┦榔嚩嗝襟w的設(shè)計(jì)里，電子屏是車機(jī)座艙內(nèi)最大的人機(jī)交互系統(tǒng)，而高通8155芯片可以完美實(shí)現(xiàn)“一芯多屏”的設(shè)計(jì)構(gòu)想?！?

平臺(tái)化設(shè)計(jì)層面，博世通過軟硬件分離，兼容性規(guī)范，保證一套應(yīng)用在多個(gè)硬件平臺(tái)上兼容。博世領(lǐng)先且成熟的硬件平臺(tái)化設(shè)計(jì)，精通軟硬分離的合作開發(fā)模式并積累了大量經(jīng)驗(yàn)，尤其是QC6155/8155。

三、“芯”動(dòng)力，新未來

博世半導(dǎo)體領(lǐng)域的發(fā)展，歷史悠久。據(jù)悉，博世從1970年開始就已經(jīng)在做半導(dǎo)體相關(guān)的產(chǎn)品。從產(chǎn)品的角度來說，從最開始的ASICS，到傳感器到功率半導(dǎo)體，以及到最新的碳化硅的功率半導(dǎo)體一步步演進(jìn)。

從生產(chǎn)線的角度來說，最開始的6英寸的晶圓片，逐步發(fā)展到8英寸，以及2010年的時(shí)候，8英寸開始落地生產(chǎn)，2018年在德國德累斯頓，開始12英寸晶圓片的生產(chǎn)。

博世“芯”動(dòng)力，座艙域控制器芯片和碳化硅功率器件在飛速發(fā)展著。因?yàn)檫^去，我們相信未來，同時(shí)，我們也期待博世“芯”未來。