安森美中国区碳化硅首席专家谈碳化硅产业链迭代趋势与背后的意义、合作与机会

Release time:2023-11-02
author:AMEYA360
source:安森美
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  安森美(onsemi)中国区汽车市场技术应用负责人、碳化硅首席专家吴桐博士近日就碳化硅产业链迭代趋势以及完善产业链背后安森美的公司业绩、运营模式、市场前景与产业合作等内容进行了深入分享。

安森美中国区碳化硅首席专家谈碳化硅产业链迭代趋势与背后的意义、合作与机会

  碳化硅的工艺迭代

  如今,碳化硅头部企业都在量产平面栅结构的碳化硅器件,同时也在研发栅极结构工艺。在栅极结构方面,安森美量产的第三代碳化硅器件还是采用平面栅结构,因为这方面有很多结构设计的know-how,例如受专利保护的Strip Cell,好处是能用平面栅结构实现更低的比电阻,能够和沟槽栅媲美;其制造难度也降低很多,可以保证良率和可靠性,产品成本也不会增加。

  事实上,安森美在沟槽栅方面已经研究了很多年,也有很多样品在进行内部测试,他认为唯一的问题在于,过早的推出沟槽栅产品在可靠性方面还有一定的风险。所以,安森美正在进行可靠性优化,提升沟槽栅的利用率。另外,未来提升可靠性,安森美也在对沟槽栅进行摸底,在标准测试的基础上加一些认为有风险的测试点,力图将风险搞清楚。第三是从封装角度讲,安森美提供各种不同的封装选项,还将推出下一代设计很强的封装,通过封装的不断迭代来适配不同的需求。

  碳化硅收入涨4倍的背后

  财报披露,安森美在Q2拿下30亿美元订单,碳化硅收入涨了4倍。据吴桐博士介绍,当中汽车相关产品占比至少在七八成,汽车应用主要就是三大件,占比最大的是逆变器,其次是OBC,然后是其他车载电子产品等等。

  现在碳化硅在汽车中的应用越来越多,虽然成本会有一定提升,但为汽车带来了性能方面的优势。所以,使用碳化硅要选择适合的终端市场,汽车就是最好的应用。因为汽车跟电池相关,如果能提升效率,就能延长电池的使用寿命;同时可以提升里程,减少零部件的尺寸和重量,这些都是碳化硅的优势,也值得用户花更多的钱。而一些传统行业对价格很敏感,不是碳化硅合适的应用场景。

  新兴的光伏行业也是碳化硅的应用赛道,碳化硅可以实现更高电压,使电流能力更强,从根本上解决一些现有问题。这方面的应用包括混合模块和纯碳化硅方案,因为成本较高,后者的应用突破还需要几年时间通过更高压的SiC MOS甚至SiC IGBT来实现。

  完善碳化硅产业链的意义

  众所周知,碳化硅产业链非常复杂,从最底层的硅粉到晶锭生长、晶锭切割成薄片,然后做外延,再做芯片,芯片切割后还要进行封装,每一个环节对整个碳化硅的成本和性能都有很大的影响。只有将整个碳化硅产业链掌握在自己手里,才有利于企业可持续地扩张碳化硅的生产规模,对成本控制也有很大帮助。

  碳化硅衬底是制约碳化硅成本的关键,安森美收购了GTAT后,整合了衬底资源,实现了内部供应,同时也带给企业更大的自由度。GTAT的生产过程经过了国际认证,它不光做材料,还做设备,收购为安森美打开了整个产业链,不需要额外外采衬底制造设备。如果供应链的部分环节靠外面供给,风险就会很大。将所有关键环节都掌握在自己手里,就可以控制生产节奏,可以按照市场需求去扩展我们的产品。

  从芯片设计角度看,安森美的第三代SiC MOSFET在行内比较领先。而采用IDM模式也并不完全是为了供应链安全,因为晶锭制造过程某一个细节参数就会影响最终封装模块的性能,有了全产业链,就会使下游模块到上游晶锭设计形成一个很大的闭环。如果脱离了模块制造,很多芯片设计可能很难适配模块的封装,性能也不能达到最优化。

  通过供应链整合,安森美在每一个环节的know-how都可以借鉴到上游其他环节,能够很好地控制从最开始到最后产品的整个过程。每一个环节的失效都可以向上溯源,看到底是哪个环节出了问题。这样,就会使技术和产品迭代更快,同时也能够确保产品质量。

  碳化硅的应用机会

  Canalys最新发布报告显示,2023年Q1全球电动汽车销量达267万辆,渗透率达到14.6%;中国占据主导地位,销量达到133万辆,占全球总量的49.4%。现实是,车企新的平台都是以电动化为主,中间过渡包括混动或增程式,但电动化大趋势已成必然。对安森美来说,增量趋势就是很大的机会。

  电动汽车的挑战在于,续航里程对产品竞争力和消费者采用至关重要。现有电池技术要大幅提升电池容量并不现实,如何进一步提高动力系统效率,同时降低电池组容量或提高续航里程的问题已提上日程。

  此外,电池容量还是在慢慢提升,行业也在开发半固态和固态电池,电机则趋向于高转速电机及励磁电机来提升功率密度以及性价比,同时通过多合一的设计来扩展电机的使用场景。在三大件中,电控对效率的影响最大,采用碳化硅的主要目的就是为了提升电控效率的同时实现高压平台应用和更高的功率密度。一些客户采用了安森美的碳化硅,最大的好处是碳化硅能够带来续航里程的很大提升。现在可以看到,一些低压车型也在从IGBT转到碳化硅,同样是为了提高效率。

  他特别提到采用800V平台对系统效率会有进一步的提升,包括功率密度,甚至电机转速。根据欧姆定律,电压提高了,电流就会减小很多,所有部件的损耗就会更低,线束也可以变得更小,这些都对效率提升有很大帮助,结果是延长了行驶里程。所以,800V平台是未来的迭代方向。

  现在的情况是,虽然800V高压平台和碳化硅MOSFET是一对绝配,但向800V的过渡需要增加一些成本,目前800V平台主要应用于高端车型,因为它对成本并没有那么敏感。不过,伴随汽车智能化的发展,许多功能都在下沉到低端车型,同时一些低端车型也会推出长续航版本采用800V平台。未来,随着碳化硅的成本下降以及800V应用的普及,势必也会为碳化硅带来更多的机会。

  合作共赢,推进碳化硅应用

  中国是电动汽车最大的生产和出口国,碳化硅的逐步采用势必对中车企的竞争力起到一定的推动作用,现在几家主流车企都确定了未来采用碳化硅的大方向。安森美这两年也适时切入了正确的方向,匹配了市场和客户的需求,通过智能电源和智能感知技术满足了客户未来的平台要求,包括产品迭代需求,同时明确了战略方向,与客户的高效沟通也使合作越来越深入。

  除了蔚来,安森美还与吉利极氪合作,签署了一份长期供应协议,以进一步加强双方在碳化硅功率器件领域的合作。安森美也一直为Tier1汇川联合动力提供高性能和高稳定性的解决方案和广泛的产品组合,包括IGBT、碳化硅器件和模块。今年上半年,大众汽车、现代-起亚、宝马、纬湃科技也都投资了安森美的碳化硅项目。

  对于重点客户,安森美还有一个共建联合技术应用实验室平台计划,旨在与客户进行深入的合作,共同推动碳化硅在汽车领域的应用。例如,欣锐科技近期与安森美共同打造的联合技术应用实验室已正式投入使用。吴桐博士认为安森美的产品在迭代,客户的产品也在迭代,联合技术应用实验室可以找到一个很好的品牌去匹配我们的产品,而客户的一些需求也会影响我们的产品设计。通过联合技术应用实验室平台的量产之外的深层次合作,安森美可以了解很多市场需求信息,知道客户需要什么样的东西,然后进行有针对性的研发,推出客户需要的产品和解决方案。

  吴桐博士最后表示现在碳化硅的量还不够大,目前还没有所谓的冲突,每家都在起量的阶段,碳化硅的产能也在提升,车的量也在向上走,所以现在还没有到红海阶段,大家都有机会。至少在现阶段,安森美的产品性能可以帮助客户提升车的性能,通过短期、中期、长期战略合作关系,大家形成合力才能推动碳化硅在车上的应用。

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安森美将收购碳化硅JFET技术,以增强其针对人工智能数据中心的电源产品组合
安森美推出业界领先的模拟和混合信号平台
  Treo平台基于65纳米节点的BCD工艺技术,支持同行业领先的1-90V宽电压范围和高达175°C的工作温度  Treo平台将帮助客户简化设计流程,降低系统成本,并加快在汽车、医疗、工业、AI数据中心等领域解决方案的上市速度  安森美现可提供基于Treo平台构建的多个产品系列样品,包括电压转换器、超低功耗模拟前端(AFE)、LDO、超声波传感器、多相控制器和单对以太网控制器  基于该平台构建的产品将在安森美(onsemi)位于纽约州East Fishkill的世界级300mm工厂制造  近日,安森美(onsemi,纳斯达克股票代号:ON)宣布推出Treo平台,这是一个采用先进的65nm节点的BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺技术构建的模拟和混合信号平台。该平台为安森美广泛的电源和感知解决方案奠定了强大的基础,包括高性能和低功耗感知、高效电源管理和专用通信器件。利用该可扩展的单一解决方案,客户可以简化和加快现有应用的产品开发,并快速把握新兴市场机遇。  当今汽车、工业和AI数据中心市场对电力的需求不断增加,同时环保法规也更加严格,促使这些行业需要提高能效,并在终端应用中也要求更高的性能和功能。此外,医疗可穿戴设备等低功耗设备正变得越来越复杂,需要更智能和更高能效来改善个人护理并降低设备成本。这就需要高度集成、先进的电源和感知解决方案,能够在提供更强智能化的同时,在整个功率范围实现更高的能效。  Treo平台在满足这些日益增长的需求方面具有得天独厚的优势,它不仅具有卓越的性能和功能,还能在领先的节点上支持同行业领先的宽电压范围。基于Treo平台制造的产品可在精度、性能和能效方面实现显著提升,从而改善功能、安全性和整个生命周期的质量。例如:  在汽车领域,高性能超声波传感器可将精度提高两倍,这意味着在泊车辅助应用中,它们可以探测到距离车辆更近的物体。由于具备探测更近距离物体的能力,泊车辅助系统可以帮助驾驶员在泊车时更有效地避开障碍物,从而提供更佳的防撞功能并提高整体安全性。  在医疗健康领域,用于连续血糖监测仪(CGM)的超低功耗模拟前端(AFE)可以更精确地测量小至纳安(nA)级的电流。这种精度对于检测血糖传感器产生的微小信号、确保准确的血糖读数至关重要。通过将多种功能集成到单个紧凑型芯片中,该平台能够将所需空间减半,并将电池寿命延长至数周。这意味着整个CGM 设备的体积更小,佩戴更舒适,同时减少了更换次数以节省医疗费用。  在数据中心应用中,Treo平台将使得安森美的智能功率级更紧凑,有助于提高向 GPU和CPU供电的能效。这可以减少冷却需求并大幅节能,从而降低运营成本,减少对环境的影响,实现可持续发展。  Treo平台采用类似系统单芯片(SoC)的模块化架构,拥有一套用于构成计算、电源管理、感知和通信子系统的不断演进且稳健的IP构建模块。Treo平台采用65纳米工艺节点,具有先进的数字处理能力和更好的模拟IP性能。凭借这些能力,该平台可以提供本地智能化和计算功能,实现灵活配置,并显著提高终端应用的性能和精度。此外,该平台支持业界领先的1-90V宽电压范围和高达175°C的工作温度,使客户能够集成从低功耗到高功耗的一系列功能。这些功能增强了安森美交付优化解决方案和定制产品组合的能力,使客户能够以前所未有的速度将产品推向市场。  安森美现可提供基于Treo平台的初始产品系列样品,包括电压转换器、超低功耗AFE、LDO、超声波传感器、多相控制器和单对以太网控制器。到2025年,安森美将提供更广泛的产品系列,增加更多系统级价值,包括:高性能传感器、DC-DC转换器、汽车LED驱动器、电气安全IC、连接产品等。
2024-11-12 11:06 reading:323
17.6亿!安森美最新业绩出炉
  据最新数据,安森美半导体第三季度营收环比增长2%至17.6亿美元,符合预期;非公认会计准则每股收益为0.99美元,同比增长0.02美元;调整后营业利润为4.965亿美元,超出分析师预期的4.834亿美元。  其中,汽车收入环比增长5%,主要由碳化硅和ADAS图像传感器驱动。工业收入环比下降6%,同比下降29%。毛利率保持强劲,为45.4%,自由现金流环比增长41%。  安森美半导体总裁兼首席执行官Hassane El-Khoury表示,尽管业绩超出预期,公司仍将专注于在当前环境下通过执行和审慎的财务管理实现持续业绩。随着主要市场的电力需求持续扩增以及效率要求成为最优先考虑目标,安森美将透过投资以扩大在汽车、工业和人工智能(AI)数据中心市场的占有率。  Hassane El-Khoury在 2020 年接任首席执行官后,安森美一直在增加对碳化硅的投资,碳化硅是电动汽车和数据中心的关键部件。El-Khoury 谈到数据中心时表示:“我们赢得了北美四大超大规模运营商中的三家的设计胜利,预计将在 2025 年为收入做出贡献。”  展望未来,该公司预计第四季度营收为17.1至18.1亿美元,预期为17.8亿美元,每股收益为0.92至1.04美元,分析师预期为1.00美元。  德州仪器也在稍早公布了第三季度财报,业绩也得到环比增长的走势。德州仪器第三季度营收为41.5 亿美元,环比增长 9%,超出分析师预期的41.2亿美元,净利润为13.6 亿美元,每股收益为1.47 美元。  虽然德州仪器认为工业市场疲软,但其它终端市场已经呈现回暖,如智能手机和PC供应商的订单有所改善,推动了德州仪器半导体(用于电力电子设备)的销售表现,该领域业绩呈现环比增长。德州仪器的其他终端市场包括汽车、个人电子及通讯设备领域。  值得注意的是,德州仪器指出,第3季中国车用业绩创新高,电动车是主要成长动能,个人消电、通讯设备与企业系统三个市场呈现周期性复苏,第3季通常是个人电子最旺季,未来整体业绩关键仍在于工业与车用(中国以外市场)的状况,工业目前仍在持续调整库存、但处于谷底附近。
2024-10-29 13:00 reading:505
从几大典型场景,看安森美赋能边缘智能应用的高性能“产品力”
  在数字化时代,海量数据的产生已经成为常态,从智能手机到物联网设备,数据源已经无处不在。传统的云计算模式虽然强大,但也存在着延迟、带宽和数据隐私等问题。边缘智能利用分布式计算,将AI算法和数据处理推向数据源附近的边缘设备,以实现低延迟、高效率和实时决策,这便是其兴起之由来。  边缘智能现阶段在多个领域都具有潜在的应用价值,例如工业自动化领域实现智能制造提工厂设备的效率和可维护性、在智能交通领域实现高级驾驶辅助与道路环境监控、医疗保健领域实现远程健康监护等。作为全球半导体行业的佼佼者,安森美(onsemi)也凭借其在图像传感器、低功耗蓝牙MCU以及助听器SoC产品设计的深厚技术积累,助力终端系统实现更智能的决策,为边缘智能的广泛应用铺设基石。  引领视觉系统革命,图像传感器开启智能视觉时代  边缘智能终端系统应能够实时地处理和分析数据,以便对环境和用户需求做出迅速响应,以图像传感器为例,随着技术的飞速发展,现代图像传感器被要求赋予更多智能化特性,不仅仅是视觉信息的捕捉者,更是智能分析与决策的前端执行者,便是边缘智能趋势的直观体现。  尽管边缘智能具有巨大的潜力,但也面临着一系列技术挑战,在智能可穿戴、智能家居乃至不断衍生出的新兴AI等细分应用领域,视觉系统便需要以尽可能低的成本、尺寸、功耗提供更高的分辨、理解和判断能力。安森美的图像传感器技术在全球汽车和工业市场占据领先地位,其核心竞争力在于智能感知能力的深度优化,Hyperlux LP系列传感器功耗超低,支持内置的运动侦测功能,可以只需要在侦测到运动物体时快速唤醒系统工作,进一步优化了系统的功耗,内部采用了堆栈式架构设计,能最大限度地减少产品体积,最小型号小如一粒米。  以AR0822传感器为典型,其内置了高动态范围融合算法和运动物体捕捉算法,能够在保证图像质量的同时,大大降低系统资源的消耗,支持多种多次曝光合成线性化拟合功能——DLO (Digital Lateral Overflow) 以及SCMAX (Smooth Combination Max) 智能拟合,这种模式降低了多次曝光合成时的亮度临界区域的噪声,实现了120dB的图像数据输出,有效减少了后端处理器的接收数据和处理时间,提升了图像细节的呈现效果。此外,AR0822还具备增强的近红外灵敏度和像素合并(binning)/开窗输出(windowing)等精密的摄像功能。  更进一步,结合深度学习和神经网络技术的图像传感器设计正引领着智能感知的新浪潮,这些传感器通过集成或紧密配合专用的AI处理单元,能在边缘侧直接执行复杂的目标识别、分类甚至预测任务。为了在更复杂多样的环境中更精准、快速的输出场景信息,安森美的图像传感器未来将会集成更高分辨率,更快速率,嵌入更多的智能算法甚至深度算法、以及非可见光波段的检测等,为边缘智能带来更精美、更细致的图像。  低功耗蓝牙构建边缘智能设备连接生态  由于边缘智能硬件的实时性要求极高,蓝牙低功耗(BLE)技术已经成为当前最热门的电子产品连接技术之一,广泛应用于消费电子、工业、汽车、医疗保健、计算机、智能建筑等领域,市场发展空间极为惊人。安森美推出的蓝牙低功耗5.2无线微控制器RSL10和最新RSL15低功耗蓝牙芯片,通过采用先进的半导体工艺和双核架构,确保了实时性要求较高的应用能够在终端层面完成相关计算,避免了数据传输至云端处理产生的时延。这一设计思路不仅优化了系统的整体能效,还确保了数据处理的即时性和系统的自主性。  低功耗蓝牙MCU方案充分利用了蓝牙标准的特性,如更高的数据传输速率、更远的传输距离和广播数据扩展功能,使得它们成为物联网设备,尤其是那些依赖电池供电智能设备的理想选择,极大地丰富边缘设备的通信能力和应用场景,包括设备资产监控,精准的定位服务在远程医疗场景等,在保持长时间运行的同时,快速响应用户指令或环境变化,执行数据采集、简单分析乃至决策任务,而无需频繁与云端交互,从而大幅降低了功耗,延长了设备的工作周期。  另一个典型的应用案例便是安森美近期发布的先进的微型AFE CEM102,可高精度测量电化学信息和安培电流,其设计为与RSL15蓝牙5.2认证无线微控制器配合使用,与单独的方案相比,该组合方案精度更高、噪声更小且功耗更低,能简化物料单并提高配置灵活性,最终释放更多开发资源。更重要的是,该方案的灵活性使其不仅适用于基于电化学测量的传感器,还能用于需准确测量小电流的多种传感器,让设计人员能够为传感应用开发出精度更高、功耗更低、外形更紧凑的边缘智能设备,例如可穿戴医疗监护方案进一步改善用户体验,真正将智能决策推向了设备边缘。  健康关怀升级,助听器SoC设计的智能芯意  边缘智能的浪潮同样也席卷了医疗市场,尤其是随着人口老龄化,用户对智能化诊疗体验需求的不断提升,个性化医护设备如助听器的设计不再是简单的音频放大组件,而需要变得更为专业及智能,从而进化为集成了高级数字信号处理、人工智能算法与低功耗管理的微型计算平台。通过采用先进的AI算法,助听器最好能够实时分析周围环境声音,智能识别并增强语音信号,同时有效抑制背景噪音,使得佩戴者即便在嘈杂环境下也能享受到清晰、自然的对话体验。这种智能化的处理能力直接在助听器内部完成,无需依赖外部云服务,既保证了数据处理的即时性,又保护了用户的隐私安全,充分彰显了边缘智能在提升用户体验与保护个人隐私方面的双重价值。  安森美拥有30多年的助听器芯片设计经验,是行业内领先的助听器芯片供应商,打造了一系列先进的专业数字助听器/OTC辅听方案,包括Ezairo 7160、Ezairo 8300/8310、J10/J20低功耗蓝牙无线OTC等平台。针对个性化与智能化的行业需求,安森美的助听器解决方案与时俱进,从早期的130nm到现在的22nm工艺,从双核到6核,确保方案在性能、功耗和延时方面都得到了较大的提升,比如在语音延迟方面,安森美的主流方案可以做到3ms以下。此外由于蓝牙低功耗技术的发展,带蓝牙功能的无线助听器方案日渐流行,比如J10/Ezairo7160就是典型的无线助听器解决方案。  Ezairo 8300/8310则更适应未来助听器功能需求,Ezairo8300/8310的ADC位数更高,在常规处理基础上,扩展到了6核解决方案,处理能力提升了一倍以上。其中内置了一颗NNA神经网络加速器,可解决AI离线计算的需求,在低功耗状态下能够进行语音唤醒、调整音量、基本参数调整等本地处理,甚至可以根据用户听力曲线和使用情况,结合用户使用助听器的习惯,通过深度学习的算法来实现自动适配功能。另外,传统的环境场景分类功能靠特定算法来实现,如果有了神经网络加速器,环境分类算法就会更灵活,可以实现更加精准的环境场景识别和切换。AI功能的引入,可以提升对不同应用场景的自动切换,并增加了自动侦测语音阵列,可以更好地让使用者接收到有价值的语音而不受环境噪音的干扰。  未来,随着端侧设备变得更加强大和智能,边缘智能也将在智能家居、自动驾驶和医疗保健等领域持续发挥关键作用扩大应用市场。安森美凭借深厚的技术积累和市场洞察,从硬件到软件,从产品到解决方案全面布局,无论是提升智能感知的精度与效率,还是优化数据处理的即时性与能耗,都在不断突破创新为用户提供更高效、更可靠的智能解决方案,与客户共同推动边缘智能技术的边界,开启一个更加智能互联的世界。
2024-09-14 17:53 reading:590
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