车规级功率器件：一辆汽车需要哪些半导体器件？

发布时间：2023-10-08 👁 2577 Tags：汽车芯片汽车功率半导体器件清洗功率半导体

一辆汽车需要哪些半导体器件？

辆汽车会用到的电子器件

汽车电子控制系统

车载电子装置

汽车电子控制系统是利用半导体等芯片，通过和汽车机械系统有机结合在一起，对汽车的各个子系统进行控制，是保证汽车完成基本行驶功能不可或缺的控制单元

车载电子装置是利用单独的电子设备，独自承担并实现其功能，对车辆的行驶性能并不会产生过多直接的影响，主要用于提升汽车舒适性和便利性。

控制汽车行驶

增加娱乐性和舒适性

若只考虑汽车行驶所需芯片呢？

传统汽车 VS 智能电动车核心部件对比

汽车芯片按功能主要分为计算与控制芯片、传感器芯片、功率半导体、模拟和通信芯片、存储芯片等种类。

主要负责功率转换，多用于电源和接口。例如：IGBT功率芯片、MOSFET等。目前电动车（不含 48VMHEV）系统架构中涉及到功率器件的组件包括：电机驱动系统中的主逆变器、车载充电系统（OBC）、电源转换系统（DC-DC）和非车载充电桩。

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)，中文名称绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT 和 MOSFET 组成的复合功率半导体器件，同时具备 MOSFET 开关速度高、输入阻抗高、控制功率低、驱动电路简单、开关损耗小的优点。

MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor-金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种半导体器件，广泛用于开关目的和电子设备中电子信号的放大。

SiC 是由硅(Si)和碳(C)组成的化合物半导体材料，是目前在电力电子领域发展最快的功率半导体器件之一。

功率半导体主要布局企业有：

汽车芯片：稳定压倒一切

汽车芯片因其交通工具的特殊性而十分注重可靠性，安全性及长效性！为何首推可靠性？由于车规芯片的特点：

1、车辆运行环境恶劣

发动机舱内温度区间为 -40°C~150°C，所以车辆芯片要满足这一较大温度运行区间，消费芯片仅要满足 0°C~70°C 的运行环境。加之车辆行进时会遇到较多振动与冲击，且车内环境湿度大，粉尘大，侵蚀大等问题远超消费芯片所需。

2、汽车产品的设计寿命更长

手机的生命周期在 3 年，最多不超过 5 年，而汽车设计寿命普遍都在 15 年或 20 万公里左右，远大于消费电子产品寿命要求。因此，汽车芯片的产品生命周期要求在 15 年以上，而供货周期可能长达 30 年。

在这样的情况下，如何保持芯片的一致性、可靠性，是车规芯片首先要考虑的问题。

3、安全在汽车芯片中格外重要

汽车芯片的安全主要由功能安全与信息安全两个方面组成。

手机芯片死掉可以停机重新启动，但一旦汽车芯片宕机就有可能引发严重安全事故，这对于消费者而言根本无从谈起。因此，在汽车芯片设计时，首先要将功能安全放在架构设计之初就成为车规芯片中极为重要的组成部分，采用独立的安全岛的设计，在关键模块、计算模块、总线、内存等等都有 ECC、CRC 的数据校验，包括整个生产过程都采用车规芯片的工艺，以确保车规芯片的功能安全。

随着车联网技术的推广，信息安全变得越来越重要，汽车作为实时在线设备，其与网络的沟通包括与车内车载网络沟通，都要加密数据，不然就有可能被黑客入侵。因此有必要预先将高性能加密校验模块嵌入到芯片内部。

针对功能安全，国际组织 IEC 发布了 IEC 61508 标准，并衍生出了一系列适用不同行业的功能安全标准，如下图：

4、汽车芯片设计还要考虑长效性

手机芯片的发展基本遵循摩尔定律，每年都会发布新一代芯片，每年都有新旗舰机的上市，基本上一款芯片能满足两三年内的软件系统性能需求即可。但汽车开发周期较长，新车型从研发到上市验证需要至少两年的时间，意味着汽车芯片设计必须具有前瞻性，能够满足顾客今后 3 ~ 5 年内的一种前瞻性需求。此外，随着当前汽车中软件数量的不断增加，从芯片开发角度看，不仅需要支持多个操作系统，而且还需要支持软件中不断迭代的要求。

所以车规级芯片表现出产业化周期长、供应体系阈值高等特点。进入汽车电子主流供应链体系需满足多项基本要求：满足北美汽车产业所推出的 AEC-Q100(IC)、101(离散元件)、200 (被动零件)可靠度标准；遵从汽车电子、软件功能安全国际标准 ISO 26262；符合 ISO 21448 预期功能安全，覆盖基于非系统失效导致的安全隐患；符合 ISO21434 网络安全要求，合理保证车辆及系统网络安全；满足零失效供应链品质管理准则 IATF 16949 标准。基本上一个芯片车规级认证一般需要 3 - 5 年的时间，这对于芯片厂商来说是巨大的技术成本，生产成本和时间成本考验。Mobileye 用了整整 8 年才获得第一张车企订单，英伟达当前主力芯片 Xavier 的研发耗资达 20 亿美元。

汽车功率半导体器件清洗：

针对各类半导体不同的封装工艺如功率器件QFN，为保证产品的可靠性，研发多款自主知识产权专利清洗剂，针对不同工艺及应用的半导体封装需要的精密清洗要求，在水基清洗方面开发了较为完整的水基系列产品，精细化对应涵盖从半导体封装到PCBA组件终端，包括有水基清洗剂和半水基清洗剂，碱性水基清洗剂和中性水基清洗剂等。具体表现在，在同等的清洗力的情况下，的兼容性较佳，兼容的材料更为广泛;在同等的兼容性下，的功率器件QFN清洗剂清洗的锡膏种类更多(测试过的锡膏品种有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌;测试过的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分)，清洗速度更快，离子残留低、干净度更好。专注电子制程精密清洗20多年经验，在水基清洗剂方面颇有心得，包括油墨水基清洗剂，环保清洗剂，半导体芯片封装水基清洗剂等数十款产品，多年来受到无数客户的青睐。我们有强大的售前技术指导和最贴心的服务，水基清洗，选择合科技，决不会让您失望！运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。以上便是功率器件的材料的演进与功率器件电子芯片清洗介绍介绍，希望可以帮到您！

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