世界汽車電子產業的發展與汽車工業的發展密切相關，美國、歐洲、日本是全球傳統的主要汽車市場，也是汽車電子產業的技術領先者，掌握著國際汽車電子行業的核心技術與市場發展優勢。本月電源網高端訪談以汽車電子為主題，邀請國外眾多優秀企業，共同探討汽車電子技術應用與創新、汽車電子產品的現狀與汽車電子產業未來的發展道路。

作為先進半導體和存儲解決方案的領先供應商，東芝電子元件及存儲裝置株式會社（簡稱東芝)在汽車電子領域擁有汽車電氣化、智能化所需的豐富的半導體產品，專注于用于電動助力轉向等應用的車載逆變器、電池管理系統和電機驅動IC。其中，高壓和低損耗功率器件為實現高效電氣化做出了重大貢獻。本期電源網高端訪談邀請到東芝電子元件（上海）有限公司半導體技術統括部/技術企劃部高級經理黃文源一起深入探討在持續的創新中能看到怎樣的汽車電子技術的發展趨勢？對未來一兩年的市場有哪些預期？哪一款產品近期市場反饋最好？以及在SiC領域的產品進展等工程師關心的問題。

東芝電子元件（上海）有限公司半導體技術統括部/技術企劃部高級經理黃文源

電源網：貴公司每年都在發布新技術、新產品，請問您在持續的創新中能看到怎樣的汽車電子技術的發展趨勢？您對未來一兩年的市場有哪些預期？

黃文源：近些年來汽車界有一個比較熱門的詞叫做“汽車新四化”，就是電動化，網聯化，智能化，共享化。 基于這樣的一個市場發展趨勢，我們認為在相當長的時期內，“CASE”將是汽車和車載半導體行業中最重要的關鍵詞。所謂“CASE”是由英文單詞Connected（網聯）、Autonomous（自動駕駛）、Shared（共享）、Electric（電氣化）的首字母縮寫而成，“網聯、自動駕駛、共享、電氣化”這些領域的技術正在不斷地創新、進步，汽車概念也正在發生巨大變化。東芝也正在根據CASE的要求開發車載半導體產品。

從汽車的物理構成來看，其實，現在的車是由“硬件+網絡”做成，對東芝這樣一個車載半導體公司來說，汽車電子的發展，單車中半導體占比的提高，給我們的車用半導體器件業務帶來了極大的機遇。東芝的車載半導體器件幾乎涵蓋了車的大部分領域，歸納總結后，有如下內容：1.電機驅動：相對來說，電機驅動是東芝車載半導體中較主要的一部分，涉及到MCD，IPD，MOSFET，IGBT等等器件；2.光耦用于BMS；3.功率半導體器件IGBT，MOSFET，用于逆變器，DC/DC轉換，以及最近比較流行的SiC等。隨著800V系統發展，SiC的用量將會快速上升；4.MPD橋接芯片為顯示接口和以太網接口的轉換。以上這些領域，在今后相當長的一段時期內可以被期待。

電源網：請問貴公司哪一款產品近期市場反饋最好？它是基于用戶的哪些痛點和訴求而開始研究的？為用戶提供的解決方案有哪些優勢？

黃文源：在智能座艙域中，隨著車載信息娛樂（IVI）和Telematics系統以及其他車載系統變得越來越復雜，需要更強大的功能和更高的性能，車載設備的新接口標準也不斷增加。因此，很容易出現外圍器件與片上系統（SoC）之間的接口差異問題，東芝作為長期在此領域中耕耘的車載半導體供應商，開發了車載外圍橋接IC和車載以太網橋接IC助力此問題的解決。

SoC被廣泛應用于智能手機和平板電腦，隨著IVI系統變得更加復雜，對于功能和性能的要求更高，SoC現已越來越多地出現在汽車應用中。但是，由于顯示器等設備之間的連接標準不同，現有的SoC往往缺少汽車網絡所需的接口，如下圖所示的東芝車載外圍橋接IC滿足了各種接口之間的轉換需求。目前，此類IC已被著名車企用于量產車型中。

另外，現在越來越多的道路車輛具有車載連接，配備有互聯網和蜂窩接入，允許車載系統和設備以及外部系統和服務共享信息。其中低延遲通信對于高級駕駛員輔助系統（ADAS）和自動駕駛技術至關重要。這些技術開發都需要更為復雜的車載通信系統，而這些系統由可靠的傳輸標準和實時數據傳輸來支撐。以太網TSN標準正是專門為了滿足這些需求而開發的。

東芝開發的TC956x系列是下一代車載網絡系統的以太網橋接IC，可支持以太網AVB／TSN實現車載高速同步網絡系統。

? TC9560／9562系列支持IEEE 802.1AS和IEEE 802.1Qav等標準（通常稱為以太網AVB），也支持IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qbu和IEEE 802.3br等標準（通常稱為以太網TSN）。TC9560／9562系列連接至應用處理器或其它SoC主機后，就可以允許主機設備通過汽車內的10／100／1000以太網絡傳輸音頻、視頻和數據。

? 與主機的連接是通過PCIe®，它運行于適合音頻流的2.5／5.0GT/s（PCIeGen1.0／2.0），480MbpsHSIC或TDM（分時多路傳輸）／I2S。

? 提供以太網PHY接口，可以選擇SGMII、RGMII、RMII和MII。

? 其設計目標是實現低功率模式，即室溫下通常消耗1mW（東芝測量）。TC9560／9562系列通常只需要100ms的時間即可返回至正常操作狀態（東芝測量），從而滿足了市場需求。

電源網：雖然基于SiC功率器件產品前景廣闊，但是SiC產品的商業化挑戰仍然存在。請問貴公司在SiC領域的產品進展如何？

黃文源：近幾年，得益于市場對高耐壓低損耗功率器件的強勁需求，第三代半導體得到了快速發展，特別是碳化硅器件已經處于加速發展的階段。業內廠家都在不同程度上計劃或者已經開始擴大生產規模。東芝作為半導體行業的重要廠家之一，當然也加入到了這一行列，我們的產品包括SiC MOSFET、SiC肖特基勢壘二極管以及SiC MOSFET模塊。

近期，東芝推出了第三代碳化硅（SiC）MOSFET產品，包括電壓分別為650V和1200V的兩款系列產品。東芝在第三代產品中內置了與SiC MOSFET內部寄生二極管并聯的SiC肖特基勢壘二極管（SBD），其正向電壓（VF）低至1.35V（典型值），以抑制RDS(on) 波動，從而提高可靠性。此外，與第2代產品相比，東芝先進的SiC工藝顯著改善了單位面積導通電阻RonA，以及表征開關特性的性能指標RonxQgd。RonA降低了43%，Ron×Qgd降低了80%，開關損耗低了大約20%。此外，東芝的碳化硅MOSFET具有高柵極閾值電壓，有助于減少由于開關噪聲而導致的誤導通的可能性，可防止開關噪聲引起的故障，使柵極驅動電路的設計變得簡單。

東芝第三代SiC MOSFET擁有更低的功耗，支持各種高功率密度應用，如開關電源（數據中心服務器、通信設備等）、不間斷電源（UPS）、光伏逆變器、電動汽車充電站等。

SiC肖特基勢壘二極管（SBD）具有高反向電壓額定值。除了提供具有較短反向恢復時間（trr）的SBD外，東芝還提供650V SBD，它具有結型肖特基勢壘（JBS）結構，可提供開關電源所需的低泄漏電流（Ir）和高浪涌電流能力。這些器件有助于提高開關電源的效率。

SiC MOSFET模塊，是采用新型材料碳化硅（SiC）的功率半導體組合器件，在高速開關性能方面優于目前占據主流的硅（Si）功率半導體（IGBT），以及在高溫環境中使用的其它硅（Si）功率半導體器件。它滿足了工業應用設備（如軌道車輛用逆變器和轉換器以及光伏逆變器）對于更高額定電壓和更大電流容量的需求，并且適合低損耗和小型化應用的要求。

東芝采用TO-247封裝的第三代碳化硅MOSFET已經在量產中，采用TO-247-4L封裝的碳化硅MOSFET計劃將于2023年開始量產，它將提供比采用TO-247封裝更高的開關速度。