高邊驅(qū)動(dòng)芯片市場(chǎng)正熱，類比半導(dǎo)體新品來(lái)襲

據(jù)中汽協(xié)10月11日披露的最新消息顯示，我國(guó)汽車銷量還在不斷上升，其中新能源車產(chǎn)銷分別完成631.3萬(wàn)輛和627.8萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)33.7%和37.5%，市場(chǎng)占有率達(dá)到29.8%（去年為25.6%），市占率也有所提高。

隨著汽車電氣化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、共享化的發(fā)展，汽車半導(dǎo)體的重要性日益凸顯。中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)燃油車所需汽車芯片數(shù)量為600-700顆/輛，電動(dòng)車所需的汽車芯片數(shù)量將提升至1600顆/輛，而更高級(jí)的智能汽車對(duì)芯片的需求量將有望提升至3000顆/輛。新能源車打得火熱的同時(shí)，也帶動(dòng)著汽車應(yīng)用中的高邊驅(qū)動(dòng)芯片需求和創(chuàng)新。

高邊開(kāi)關(guān)成為未來(lái)趨勢(shì)

汽車電子系統(tǒng)中的功率開(kāi)關(guān)有高邊驅(qū)動(dòng)（HSD）、低邊驅(qū)動(dòng)（LSD）和橋式開(kāi)關(guān)。其中，高邊驅(qū)動(dòng)，也稱之為高邊開(kāi)關(guān)，其主要用于車內(nèi)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)與開(kāi)關(guān)，并對(duì)負(fù)載進(jìn)行保護(hù)和診斷。高邊驅(qū)動(dòng)以高可靠性、靈活性、低功耗以及小型輕量等特點(diǎn)，正逐漸替代傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲、繼電器等方案。

類比半導(dǎo)體市場(chǎng)總監(jiān)范天偉先生表示，汽車的配電系統(tǒng)或者在負(fù)載的電源開(kāi)關(guān)，經(jīng)常會(huì)看到繼電器和保險(xiǎn)絲的組合，事實(shí)上應(yīng)用時(shí)有很多問(wèn)題，高邊驅(qū)動(dòng)解決了最棘手問(wèn)題。

首先，保險(xiǎn)絲只能做過(guò)流保護(hù)，電流大了就沒(méi)辦法做到可恢復(fù)或詳細(xì)的保護(hù)。所以高邊開(kāi)關(guān)應(yīng)運(yùn)而生，把傳統(tǒng)繼電器和保護(hù)功能全部集成在一顆芯片。通過(guò)內(nèi)置各種傳感器，可以把實(shí)時(shí)信號(hào)送到MCU做更進(jìn)一步的判斷，所以高邊驅(qū)動(dòng)本身比傳統(tǒng)的方案具有更多的保護(hù)和診斷功能。

第二，可靠性。一般繼電器壽命在幾十萬(wàn)次，從可靠性角度來(lái)講，高邊開(kāi)關(guān)幾乎沒(méi)有任何所謂壽命問(wèn)題。

第三，靈活性。高邊開(kāi)關(guān)可以通過(guò)某一個(gè)Pin腳、硬件，去設(shè)置過(guò)流點(diǎn)。對(duì)于不同的屬性的負(fù)載有不同的驅(qū)動(dòng)模式。

第四，功耗。新能源車無(wú)論是駐車狀態(tài)還是行駛狀態(tài)，對(duì)于靜態(tài)功耗、待機(jī)功耗、工作功耗，都有非常嚴(yán)格的考量。高邊開(kāi)關(guān)比傳統(tǒng)的繼電器功耗要低。

第五，尺寸小。新能源域控把更多負(fù)載驅(qū)動(dòng)集成在一塊電路板上，需要用更多繼電器，那成本、重量和尺寸是非常大。

最后，解決了EMC的棘手問(wèn)題。汽車上EMC是非常難解決的問(wèn)題，繼電器在吸合時(shí)候會(huì)彈跳，彈跳會(huì)產(chǎn)生大量EMC，高邊開(kāi)關(guān)也能完美解決這個(gè)問(wèn)題。

上述六點(diǎn)也使得高邊開(kāi)關(guān)成為未來(lái)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。

中國(guó)汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)鄒廣才曾表示，汽車新四化的發(fā)展，也使得汽車產(chǎn)業(yè)芯片應(yīng)用也發(fā)生了一些新變化，簡(jiǎn)單而言，由于新功能的增加，導(dǎo)致部分類型芯片數(shù)據(jù)的增加；分布式到域控制架構(gòu)的變化，導(dǎo)致部分類型芯片數(shù)量減少；功能集成度高的芯片替代多個(gè)簡(jiǎn)單功能芯片導(dǎo)致芯片數(shù)量減少。上述變化同樣適用于高邊開(kāi)關(guān)的變化。

如上圖所示，汽車中能用到高邊開(kāi)關(guān)的主要場(chǎng)景涵蓋了燈、閥、加熱器、配電和鎖扣等應(yīng)用。隨著汽車從傳統(tǒng)汽車往新能源汽車演變，應(yīng)用到汽車的高邊驅(qū)動(dòng)通道也從35提高到75，增加幅度超過(guò)100%。

上海類比半導(dǎo)體范天偉預(yù)估，如果按照單顆單邊開(kāi)關(guān)售價(jià)1.2元算，高邊開(kāi)關(guān)國(guó)內(nèi)去年市場(chǎng)潛在體量在14~15億元, 可觸達(dá)的市場(chǎng)為6.5億元。他同時(shí)指出，當(dāng)前的高邊開(kāi)關(guān)滲透率只有46%。而且，隨著新能源汽車的發(fā)展，通道數(shù)量還在增加，可以預(yù)見(jiàn)的是，高邊開(kāi)關(guān)市場(chǎng)容量未來(lái)會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

國(guó)內(nèi)企業(yè)在高邊驅(qū)動(dòng)上發(fā)力

目前，國(guó)內(nèi)高邊驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)被國(guó)外先進(jìn)半導(dǎo)體公司如英飛凌、ST等廠商壟斷，其中，ST和英飛凌利用工藝優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品更全，覆蓋不同通道數(shù)，包括1通道、2通道、4通道、6通道。由于ST和英飛凌使用集成垂直工藝，所以它可以在相同的封裝里，做成功率密度最高的產(chǎn)品，比如2通道20毫歐、2通道30毫歐，甚至是單通道2毫歐、單通道1.2毫歐。

而從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)看，大部分企業(yè)推出是高Rdson的小電流產(chǎn)品，圍繞著80毫歐以上的產(chǎn)品，像4通道、2通道甚至是1通道，經(jīng)常會(huì)用在一些小燈的開(kāi)關(guān)、小電源的配電。簡(jiǎn)單來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)公司的高邊產(chǎn)品相對(duì)比較零散，沒(méi)有形成體系級(jí)產(chǎn)品。

近期，上海類比半導(dǎo)體發(fā)布的車規(guī)級(jí)智能高邊驅(qū)動(dòng)HD7xxxQ系列引起了市場(chǎng)關(guān)注。

據(jù)悉，車規(guī)級(jí)智能高邊驅(qū)動(dòng)HD7xxxQ系列則是類比半導(dǎo)體最近推出的最新系列高端車規(guī)級(jí)芯片。據(jù)范天偉介紹，類比把高邊開(kāi)關(guān)分成了三類，分別是1通道、2通道、4通道這三類產(chǎn)品。在每個(gè)通道中，類比半導(dǎo)體基本都做了不同的Rdson，包括8毫歐、20毫歐、40毫歐和80毫歐這四檔，這就讓公司在這個(gè)矩陣中能提供八款芯片。
類比半導(dǎo)體表示，公司新推出了車規(guī)級(jí)單通道高邊驅(qū)動(dòng)芯片HD70xxQ和車規(guī)級(jí)雙通道智能高邊驅(qū)動(dòng)HD70xx2Q提供了不同通道數(shù)和多檔導(dǎo)通內(nèi)阻，產(chǎn)品均具備全方位的保護(hù)和診斷功能，包括可配置閉鎖功能的過(guò)熱關(guān)斷保護(hù)、動(dòng)態(tài)過(guò)溫保護(hù)、負(fù)載過(guò)流保護(hù)、高精度比例負(fù)載電流檢測(cè)、輸出過(guò)載和對(duì)地短路警報(bào)以及對(duì)Vcc短路診斷和OFF狀態(tài)開(kāi)路診斷等。

從參數(shù)上看，HD70xxQ車規(guī)級(jí)單通道智能高邊驅(qū)動(dòng)主要應(yīng)用于汽車12V接地負(fù)載應(yīng)用中，例如座椅加熱，并可以提供進(jìn)一步的智能保護(hù)功能，包括負(fù)載過(guò)流限制保護(hù)、動(dòng)態(tài)過(guò)溫保護(hù)以及過(guò)熱關(guān)斷保護(hù)等。同時(shí)，HD70xxQ的輸入控制引腳兼容3V和5V CMOS接口，支持單通道輸出。

此外，HD70xxQ內(nèi)部集成專用多功能多路復(fù)用模擬輸出引腳CS，可以提供復(fù)雜的診斷功能，包括高精度比例負(fù)載電流檢測(cè)、輸出過(guò)載和對(duì)地短路警報(bào)以及對(duì)VCC短路診斷和OFF狀態(tài)開(kāi)路診斷。其輸入SEn引腳為HD70xxQ的檢測(cè)使能引腳，可以進(jìn)一步禁用OFF狀態(tài)下的診斷功能，獲得更低的功耗。HD70xxQ 單通道系列產(chǎn)品包含HD7008Q、HD7040Q、HD7080Q三個(gè)型號(hào)，分別對(duì)應(yīng)6.5、40和80mΩ三檔內(nèi)阻，均提供SSOP14和SSOP16兩種封裝類型以實(shí)現(xiàn)PIN腳兼容。

HD70xx2Q則具有車規(guī)級(jí)雙通道智能高邊驅(qū)動(dòng)的輸入控制引腳兼容3V和5V CMOS接口，配有兩路獨(dú)立輸出通道。其中，HD70xx2Q的ˉ("FaultRST" )引腳在出現(xiàn)故障時(shí)可以控制輸出自動(dòng)恢復(fù)或者輸出閉鎖。HD70xx2Q同樣集成了先進(jìn)的保護(hù)功能和診斷功能。

此外，其輸入SEn引腳為HD70xx2Q的檢測(cè)使能引腳，可以進(jìn)一步禁用OFF狀態(tài)下的診斷功能并獲得更低的功耗。在同一系統(tǒng)使用多個(gè)HD70xx2Q的場(chǎng)景中，除了節(jié)省功耗外，SEn還可以實(shí)現(xiàn)多片HD70152Q僅需一個(gè)ADC采樣通道和一個(gè)CS對(duì)地電阻，極大地優(yōu)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本。

類比半導(dǎo)體表示，HD70xx2Q 雙通道系列產(chǎn)品包含了HD70152Q、HD70202Q、HD70402Q 和HD70802Q 四個(gè)型號(hào)分別對(duì)應(yīng)15、20、40和80mΩ四檔內(nèi)阻，提供SSOP14和SSOP16兩種封裝。

得益于這些創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，類比半導(dǎo)體的高邊驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品可用于驅(qū)動(dòng)車身控制域中的各種阻性、感性及容性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)，其在車內(nèi)外的應(yīng)用非常廣泛，包括車內(nèi)飾燈、頭尾燈、座椅和方向盤及后視鏡加熱、電磁閥、門鎖、電機(jī)等場(chǎng)景。

總體而言，高邊開(kāi)關(guān)其實(shí)并不是非常新的產(chǎn)品，因?yàn)橛w凌早在十年前就涉足了相關(guān)領(lǐng)域。新能源汽車的迅猛發(fā)展為我國(guó)企業(yè)提供一個(gè)實(shí)現(xiàn)彎道超車的良好契機(jī)，范天偉對(duì)于實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)突圍路徑分享了一些行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

他表示，高邊驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品未來(lái)會(huì)往更低的Rdson和更大的驅(qū)動(dòng)電流走，未來(lái)也需要更多通道數(shù)的集成，并且通訊方式未來(lái)也會(huì)在高邊進(jìn)行慢慢地改變；更低的靜態(tài)功耗以及高邊驅(qū)動(dòng)的智能化、可編程化也是行業(yè)需要考慮的點(diǎn)。