英飛凌徐輝：半導(dǎo)體技術(shù)如何支持推進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展
圖為英飛凌科技（中國）有限公司汽車電子副總裁徐輝發(fā)表主題演講
在中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2018）的“全球智能汽車峰會(huì)”主題論壇上，英飛凌科技（中國）有限公司汽車電子副總裁徐輝發(fā)表主題演講。
半導(dǎo)體
大家下午好！很榮幸受邀參加今天下午的論壇，借此機(jī)會(huì)與大家分享英飛凌對(duì)核心技術(shù)的看法解讀。我演講分兩部分，對(duì)全球包括中國新能源發(fā)展趨勢(shì)看法和半導(dǎo)體技術(shù)如何支持推進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
為什么現(xiàn)在全球都在關(guān)注新能源市場(chǎng)？我們有非常嚴(yán)峻的節(jié)能減排目標(biāo)。NEDC二氧化碳排放指標(biāo)制定，歐盟走在前面。幾年前推出NEDC測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際路況并不是像完美狀況下標(biāo)注的NEDC數(shù)值，NEDC不能反映實(shí)際路況和實(shí)際二氧化碳排放。歐盟最新標(biāo)準(zhǔn)推出比現(xiàn)在NEDC標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)峻，NEDC標(biāo)準(zhǔn)之上用最新的WLTP的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，而且要加修正值。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)路況下不能反映所有加速與標(biāo)準(zhǔn)，最新標(biāo)準(zhǔn)會(huì)非常嚴(yán)峻苛刻。
目前看到黑色曲線是實(shí)際二氧化碳排放，現(xiàn)在看到如果是以NEDC為標(biāo)準(zhǔn)，中間灰色曲線達(dá)到95克/百公里排放。如果轉(zhuǎn)到最新的WLTP+修正值的最終排放是下面曲線。過程中想達(dá)到2030年、2050年排放標(biāo)準(zhǔn)有很大差距，必須推廣新能源汽車才能達(dá)到二氧化碳排放。現(xiàn)在差值在25%-35%之間，擁有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)需要達(dá)到。這就是大家積極努力，推進(jìn)新能源汽車的發(fā)展的原因。
全球新能源市場(chǎng)往好方向走，新能源市場(chǎng)最終達(dá)到平衡值有兩部分，一部分是中國更多推進(jìn)的新能源汽車，主要是插電、純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車。中間會(huì)有過度區(qū)間，混動(dòng)和弱混48V最近幾年有很大發(fā)展。現(xiàn)在傳統(tǒng)動(dòng)力的節(jié)能減排，包括48V和弱混再到插電混動(dòng)汽車和純電動(dòng)汽車，我認(rèn)為會(huì)同步發(fā)展。一段時(shí)間內(nèi)，三部分會(huì)有很大發(fā)展。最大發(fā)展過程期間在2020年-2025年之間。
2016年最終電動(dòng)汽車或新能源汽車大幅度推入消費(fèi)者，取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)最重要的指標(biāo)是性價(jià)比。什么時(shí)候性價(jià)比可以真正滿足客戶需求？主要的是電池，因?yàn)殡姵卦诔杀驹黾又惺亲畲蟮牟糠帧Ｗ笊辖堑那€，如果看動(dòng)力系統(tǒng)，2023年電池成本在價(jià)格下降中與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)成本達(dá)成一致。電池成本繼續(xù)下降，說明本身車的動(dòng)力系統(tǒng)性價(jià)比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)性價(jià)比更高，市場(chǎng)導(dǎo)向一定導(dǎo)向新能源汽車。
傳感、計(jì)算、執(zhí)行，器件本身做更深一步提高，更加提高性能，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。控制器的主芯片單片機(jī)，單片機(jī)需要有更高的計(jì)算功能外，還需要提供更高的價(jià)值。價(jià)值在哪里？傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，我們?cè)谀孀兤鲿?huì)有解碼芯片，芯片功能讀取電機(jī)轉(zhuǎn)速與位置。新一代的單片機(jī)自含硬件模塊，DS-ADC它能夠代替旋變解碼芯片，功能集成在單片機(jī)之內(nèi)，取代原來解碼芯片，節(jié)省部分成本。現(xiàn)在市場(chǎng)平均價(jià)格6美元，功能單片機(jī)完全能夠提供。
汽車系統(tǒng)質(zhì)量和安全要求越來越高，多核單片機(jī)可以提供更高的功能安全等級(jí)支持與要求。多核單片機(jī)架構(gòu)有更多電機(jī)和輔助系統(tǒng)集成在一起，多核單片機(jī)最大優(yōu)勢(shì)是，可以把原來主控芯片、逆變器芯片的單片機(jī)、多核預(yù)算加進(jìn)輔助系統(tǒng)。原來會(huì)有單片機(jī)主控單片機(jī)，我們可以集成在一個(gè)多核的單片機(jī)功能里實(shí)現(xiàn)，不需要每一個(gè)系統(tǒng)有單獨(dú)的單片機(jī)，從成本和功能安全方面有很大提升。單片機(jī)的產(chǎn)品封裝可以兼容，可以選擇大封裝和小封裝，封裝內(nèi)部可以延伸不同平臺(tái)。根據(jù)功能需求，本身平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)可以一樣。
大家對(duì)英飛凌的功率器件產(chǎn)品比較熟悉。傳統(tǒng)封裝IGBT的模塊，右邊是雙面水冷的產(chǎn)品，新一代產(chǎn)品都會(huì)有兼容性，會(huì)提供從10千瓦左右到更高功率的相關(guān)產(chǎn)品。新產(chǎn)品會(huì)逐漸提高更多的功能和功率等級(jí)。以HP Drive為例，中間750V820產(chǎn)品，以標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品為基礎(chǔ)可以在不同等級(jí)往下走，也可以往上走，所有都是兼容的。如果需要更低功率平臺(tái)，可以選擇往下，比如660或者770的產(chǎn)品，如果需要更高功率的可以往上走到950。后續(xù)會(huì)推出新的產(chǎn)品，高壓的1200V產(chǎn)品，包括后續(xù)碳化硅的產(chǎn)品，可以在平臺(tái)自選需要的產(chǎn)品。新一代的HP Drive產(chǎn)品應(yīng)用EDT2晶圓技術(shù)，大家知道晶圓技術(shù)需要更高的功率密度。右邊的圖，如果達(dá)到更高功率密度有開關(guān)，我們希望最高的情況是左下角的圖。運(yùn)用新的EDT2的技術(shù)，可以在原來基礎(chǔ)上提高功率密度。EDT2技術(shù)做到最大12英寸晶圓，300毫米的晶圓。全球第一家半導(dǎo)體廠商能夠量產(chǎn)EDT2功率器件產(chǎn)品，我們?cè)跉W洲的晶圓工廠也能量產(chǎn)。
大家如果用過IGBT芯片會(huì)了解，逆變器高壓所需要的隔離驅(qū)動(dòng)芯片是在原來的產(chǎn)品基礎(chǔ)上逐漸增加公共安全功能。新一代研發(fā)之中的產(chǎn)品，后續(xù)會(huì)完全滿足最高的安全等級(jí)。右邊是一系列高壓輔助系統(tǒng)不帶隔離功能的驅(qū)動(dòng)芯片，所以大家可以根據(jù)自己的需求選擇相關(guān)產(chǎn)品。
除了提升本身產(chǎn)品的功能基礎(chǔ)外，半導(dǎo)體產(chǎn)品還可以做什么？希望能夠通過半導(dǎo)體產(chǎn)品創(chuàng)新，提升系統(tǒng)性價(jià)比。英飛凌最新推出軸端旋變集成系統(tǒng)，90%以上在電機(jī)軸端尾端都有旋變，旋變變壓器要讀取電擊的角度和轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。系統(tǒng)相對(duì)重，而且是機(jī)械式的讀法，不能滿足公共安全要求。英飛凌的新設(shè)計(jì)通過把小的磁體加進(jìn)電機(jī)軸內(nèi)，安裝上高精度的角度傳感器。通過小的集成系統(tǒng)，可以安裝在電機(jī)的軸承之內(nèi)，取代現(xiàn)在傳統(tǒng)的機(jī)械旋變系統(tǒng)。平臺(tái)化的設(shè)計(jì)，成本完全取代傳統(tǒng)旋變系統(tǒng)。不同電機(jī)的旋變要求不一樣，節(jié)省平均100到200人民幣。對(duì)電機(jī)和電控廠家而言是比較大的節(jié)省。除了成本和重量的節(jié)省之外還有另外的好處。目前傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)會(huì)有外部的電壓或電干擾，系統(tǒng)放在電機(jī)軸承內(nèi)部，并不受到外部的干擾。平臺(tái)設(shè)計(jì)更容易地適應(yīng)各平臺(tái)設(shè)計(jì)，節(jié)省研發(fā)和后續(xù)開發(fā)成本。
我們認(rèn)為碳化硅一定是后續(xù)電子產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)，尤其是在新能源汽車上的應(yīng)用。碳化硅最大的好處是提升功率密度很快超過80%，達(dá)到同樣功率情況下體積可以縮小80%，提高功率密度達(dá)到80%。提高效率，同等情況下可以讓電池縮小5%。體積（重量）來講，同樣的產(chǎn)品用碳化硅可以用更小的電池。如果用同樣的電池，可以有更長(zhǎng)的續(xù)航里程。因?yàn)槌杀咎蓟铔]有普及，需要看系統(tǒng)成本性價(jià)比。碳化硅普及要等到有真正需求，現(xiàn)在電池也需要在半導(dǎo)體器件上增加成本，因?yàn)樘蓟璞旧肀忍籍a(chǎn)品貴。整個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到一定功率密度，需要換碳化硅產(chǎn)品的平衡點(diǎn)是系統(tǒng)的成本要有節(jié)省。后面幾年中，碳化硅可以使系統(tǒng)達(dá)到成本平衡，最終得到最大利用。
英飛凌一直跟各車廠與零部件供應(yīng)商合作，希望繼續(xù)與合作伙伴合作，支持中國新能源汽車市場(chǎng)蓬勃發(fā)展。
問：剛才提到英飛凌IGBT和旋變能滿足功能安全多核的單片機(jī)，英飛凌對(duì)新能源汽車應(yīng)用領(lǐng)域有很多，我們更多關(guān)注IGBT。英飛凌對(duì)中國電機(jī)控制器的零部件企業(yè)是否可以接受定制化的IGBT或者IPM開發(fā)方案？針對(duì)國內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)對(duì)電機(jī)控制器的零部件企業(yè)，價(jià)格有沒有定位？未來幾年隨著中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，英飛凌對(duì)電機(jī)控制器提供IGBT價(jià)格趨勢(shì)。
答：不只是基于IGBT的產(chǎn)品，我們對(duì)所有產(chǎn)品都是市場(chǎng)化的運(yùn)作。我們確認(rèn)中國現(xiàn)在是全球最大的新能源市場(chǎng)，產(chǎn)品一定要基于市場(chǎng)和客戶需求。您所說的定制化產(chǎn)品，不管是其它功能的芯片或者是IGBT，只要是中國市場(chǎng)有足夠需求，我們公司需要有商務(wù)平衡。只要達(dá)到要求，我們當(dāng)然會(huì)為客戶定制，現(xiàn)在在中國有給客戶定制芯片產(chǎn)品的案例。IGBT產(chǎn)品慢慢趨向更多中國本土客戶要求。
與客戶合作，我們與中國很多車廠進(jìn)行深入合作，我們繼續(xù)與它們攜手合作。希望與大家一起努力，快速發(fā)展新能源市場(chǎng)，有更大的量產(chǎn)，讓價(jià)格更快下降。后續(xù)會(huì)在國內(nèi)有國產(chǎn)化的計(jì)劃，我們會(huì)做相關(guān)規(guī)劃與鋪墊，讓產(chǎn)品有更大的性價(jià)比，更多支持中國市場(chǎng)發(fā)展。
（根據(jù)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）
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