持续发力汽车电子，东芝为智能出行保驾护航

世界汽车电子产业的发展与汽车工业的发展密切相关，美国、欧洲、日本是全球传统的主要汽车市场，也是汽车电子产业的技术领先者，掌握着国际汽车电子行业的核心技术与市场发展优势。本月电源网高端访谈以汽车电子为主题，邀请国外众多优秀企业，共同探讨汽车电子技术应用与创新、汽车电子产品的现状与汽车电子产业未来的发展道路。

作为先进半导体和存储解决方案的领先供应商，东芝电子元件及存储装置株式会社（简称东芝)在汽车电子领域拥有汽车电气化、智能化所需的丰富的半导体产品，专注于用于电动助力转向等应用的车载逆变器、电池管理系统和电机驱动IC。其中，高压和低损耗功率器件为实现高效电气化做出了重大贡献。本期电源网高端访谈邀请到东芝电子元件（上海）有限公司半导体技术统括部/技术企划部高级经理黄文源一起深入探讨在持续的创新中能看到怎样的汽车电子技术的发展趋势？对未来一两年的市场有哪些预期？哪一款产品近期市场反馈最好？以及在SiC领域的产品进展等工程师关心的问题。

东芝电子元件（上海）有限公司半导体技术统括部/技术企划部高级经理黄文源

电源网：贵公司每年都在发布新技术、新产品，请问您在持续的创新中能看到怎样的汽车电子技术的发展趋势？您对未来一两年的市场有哪些预期？

黄文源：近些年来汽车界有一个比较热门的词叫做“汽车新四化”，就是电动化，网联化，智能化，共享化。 基于这样的一个市场发展趋势，我们认为在相当长的时期内，“CASE”将是汽车和车载半导体行业中最重要的关键词。所谓“CASE”是由英文单词Connected（网联）、Autonomous（自动驾驶）、Shared（共享）、Electric（电气化）的首字母缩写而成，“网联、自动驾驶、共享、电气化”这些领域的技术正在不断地创新、进步，汽车概念也正在发生巨大变化。东芝也正在根据CASE的要求开发车载半导体产品。

从汽车的物理构成来看，其实，现在的车是由“硬件+网络”做成，对东芝这样一个车载半导体公司来说，汽车电子的发展，单车中半导体占比的提高，给我们的车用半导体器件业务带来了极大的机遇。东芝的车载半导体器件几乎涵盖了车的大部分领域，归纳总结后，有如下内容：1.电机驱动：相对来说，电机驱动是东芝车载半导体中较主要的一部分，涉及到MCD，IPD，MOSFET，IGBT等等器件；2.光耦用于BMS；3.功率半导体器件IGBT，MOSFET，用于逆变器，DC/DC转换，以及最近比较流行的SiC等。随着800V系统发展，SiC的用量将会快速上升；4.MPD桥接芯片为显示接口和以太网接口的转换。以上这些领域，在今后相当长的一段时期内可以被期待。

电源网：请问贵公司哪一款产品近期市场反馈最好？它是基于用户的哪些痛点和诉求而开始研究的？为用户提供的解决方案有哪些优势？

黄文源：在智能座舱域中，随着车载信息娱乐（IVI）和Telematics系统以及其他车载系统变得越来越复杂，需要更强大的功能和更高的性能，车载设备的新接口标准也不断增加。因此，很容易出现外围器件与片上系统（SoC）之间的接口差异问题，东芝作为长期在此领域中耕耘的车载半导体供应商，开发了车载外围桥接IC和车载以太网桥接IC助力此问题的解决。

SoC被广泛应用于智能手机和平板电脑，随着IVI系统变得更加复杂，对于功能和性能的要求更高，SoC现已越来越多地出现在汽车应用中。但是，由于显示器等设备之间的连接标准不同，现有的SoC往往缺少汽车网络所需的接口，如下图所示的东芝车载外围桥接IC满足了各种接口之间的转换需求。目前，此类IC已被著名车企用于量产车型中。

另外，现在越来越多的道路车辆具有车载连接，配备有互联网和蜂窝接入，允许车载系统和设备以及外部系统和服务共享信息。其中低延迟通信对于高级驾驶员辅助系统（ADAS）和自动驾驶技术至关重要。这些技术开发都需要更为复杂的车载通信系统，而这些系统由可靠的传输标准和实时数据传输来支撑。以太网TSN标准正是专门为了满足这些需求而开发的。

东芝开发的TC956x系列是下一代车载网络系统的以太网桥接IC，可支持以太网AVB／TSN实现车载高速同步网络系统。

‣ TC9560／9562系列支持IEEE 802.1AS和IEEE 802.1Qav等标准（通常称为以太网AVB），也支持IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qbu和IEEE 802.3br等标准（通常称为以太网TSN）。TC9560／9562系列连接至应用处理器或其它SoC主机后，就可以允许主机设备通过汽车内的10／100／1000以太网络传输音频、视频和数据。

‣ 与主机的连接是通过PCIe®，它运行于适合音频流的2.5／5.0GT/s（PCIeGen1.0／2.0），480MbpsHSIC或TDM（分时多路传输）／I2S。

‣ 提供以太网PHY接口，可以选择SGMII、RGMII、RMII和MII。

‣ 其设计目标是实现低功率模式，即室温下通常消耗1mW（东芝测量）。TC9560／9562系列通常只需要100ms的时间即可返回至正常操作状态（东芝测量），从而满足了市场需求。

电源网：虽然基于SiC功率器件产品前景广阔，但是SiC产品的商业化挑战仍然存在。请问贵公司在SiC领域的产品进展如何？

黄文源：近几年，得益于市场对高耐压低损耗功率器件的强劲需求，第三代半导体得到了快速发展，特别是碳化硅器件已经处于加速发展的阶段。业内厂家都在不同程度上计划或者已经开始扩大生产规模。东芝作为半导体行业的重要厂家之一，当然也加入到了这一行列，我们的产品包括SiC MOSFET、SiC肖特基势垒二极管以及SiC MOSFET模块。

近期，东芝推出了第三代碳化硅（SiC）MOSFET产品，包括电压分别为650V和1200V的两款系列产品。东芝在第三代产品中内置了与SiC MOSFET内部寄生二极管并联的SiC肖特基势垒二极管（SBD），其正向电压（VF）低至1.35V（典型值），以抑制RDS(on) 波动，从而提高可靠性。此外，与第2代产品相比，东芝先进的SiC工艺显著改善了单位面积导通电阻RonA，以及表征开关特性的性能指标RonxQgd。RonA降低了43%，Ron×Qgd降低了80%，开关损耗低了大约20%。此外，东芝的碳化硅MOSFET具有高栅极阈值电压，有助于减少由于开关噪声而导致的误导通的可能性，可防止开关噪声引起的故障，使栅极驱动电路的设计变得简单。

东芝第三代SiC MOSFET拥有更低的功耗，支持各种高功率密度应用，如开关电源（数据中心服务器、通信设备等）、不间断电源（UPS）、光伏逆变器、电动汽车充电站等。

SiC肖特基势垒二极管（SBD）具有高反向电压额定值。除了提供具有较短反向恢复时间（trr）的SBD外，东芝还提供650V SBD，它具有结型肖特基势垒（JBS）结构，可提供开关电源所需的低泄漏电流（Ir）和高浪涌电流能力。这些器件有助于提高开关电源的效率。

SiC MOSFET模块，是采用新型材料碳化硅（SiC）的功率半导体组合器件，在高速开关性能方面优于目前占据主流的硅（Si）功率半导体（IGBT），以及在高温环境中使用的其它硅（Si）功率半导体器件。它满足了工业应用设备（如轨道车辆用逆变器和转换器以及光伏逆变器）对于更高额定电压和更大电流容量的需求，并且适合低损耗和小型化应用的要求。

东芝采用TO-247封装的第三代碳化硅MOSFET已经在量产中，采用TO-247-4L封装的碳化硅MOSFET计划将于2023年开始量产，它将提供比采用TO-247封装更高的开关速度。