我國新能源汽車產業已經步入快速發展期,在經歷了電動化階段之后,正在開啟以智能化為代表的汽車革命下半場。線控底盤是達成高階輔助駕駛的重要基礎,而面向智能底盤應用的驅動芯片又是助推這一趨勢發展的關鍵環節。廣東鴻翼芯汽車電子科技有限公司專注于車規級數模混合芯片設計,致力于解決動力總成和底盤芯片領域的技術空白及國產化替代。鴻翼芯自主定義、自主創新、擁有完全自主知識產權的14通道多用途電磁閥驅動芯片HE9314在成功流片后,目前已成功推向市場。
根據鴻翼芯副總經理王總的介紹,HE9314實現一次流片成功,實驗室測試各項功能均表現正常!該芯片在市場上的成功推廣與應用,將扭轉國產芯片在ABS /ESC /One-Box /CDC+ECAS等領域被國外廠商掌控的局面;在與鴻翼芯開發的國產底盤SBC HE8296形成組合方案之后,將賦能中國國產底盤電子的深度自主可控。
智能化下半場開啟,底盤芯片作用凸顯
汽車革命,電動化只是上半場,目前正在開啟下半場——智能化時代的到來。一般而言,智能駕駛技術包含三個必要構成,分別是感知層、決策層和執行層。感知層主要依靠傳感器采集道路周邊的環境信息,如攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波等。決策層是把采集到的數據傳輸至中央計算單元進行處理,包括路線規劃、精準控制,確定方向轉角和速度等。底盤則是汽車執行機構的關鍵,可根據決策層的指令進行精準執行。智能化時代,汽車底盤的作用將進一步凸顯,其是支撐和安裝汽車發動機及各個部件、總成的基礎,是接收發動機的動力,讓汽車動起來,確保車輛能夠安全行駛的關鍵。
對此,王總還強調指出,隨著汽車智能化程度的提升,需要系統的響應速度更快、運行精度更高、行駛更加安全穩定。底盤作為汽車的核心部件之一,也必然朝著更安全、更高的響應速度的方向發展。
在安全可靠方面,當前的底盤廠商均致力于器件本身的安全性提升,目前普遍的功能安全等級正從ASIL-B、ASIL-C向ASIL-D級別發展。同時為了達成更高的安全冗余,越來越多器件廠商開始考慮在相關控制域的驅動芯片中,采取冗余并行等控制方案,以提高產品的安全性能。
在響應速度方面,對于高速行駛的智能駕駛車輛來說,高速及時的響應速度,是提升安全等級,改善駕駛體驗的重要指標。在智能駕駛領域內,為了提升系統響應效率,當下汽車底盤執行部件的響應能力正從毫秒級向數十微秒級進階。
為了滿足智能底盤系統對高效、穩定、精準控制的需求,在智能底盤系統中處于核心地位的驅動芯片也需朝著更高的功能集成度、更加及時的安全診斷響應能力方向發展。一方面,隨著半導體制造工藝的不斷進步,驅動芯片能夠在更小的芯片面積上集成更多的晶體管,從而實現更高的功能集成度。得益于此,底盤驅動芯片的集成度不斷提高,原本分立的器件正在逐漸被集成為高度集成ASIC,同時集成更多驅動通道,以實現更高的控制性能。
另一方面,在安全診斷能力上不斷提高診斷和故障處理能力,確保在檢測到異常情況時能夠迅速作出響應。部分廠商還不斷引入冗余設計,采用冗余安全架構,確保在主系統出現故障時,備用模塊能夠立即接管工作,保持系統的連續運行。
HE9314突破對標實現自主定義,鴻翼芯樹立國產創新標桿
作為國內領先的車規級數模混合芯片設計公司,鴻翼芯順應上述趨勢持續開發具有革新意義的驅動芯片。去年12月,鴻翼芯即成功流片了14通道電磁閥驅動芯片HE9314。該芯片目前已成功推向市場。
資料顯示,該芯片集成了14路高頻驅動模塊,極大提高了電子控制系統的可靠性,提升電流負載能力,避免剎車制動等高安全系統閥開啟失效的風險;具備靈活的適配性,可針對各閥驅通路電流精度的不同需求,支持外部采樣電阻配置的高精度電流采集,同時大幅提供PWM開關頻率,滿足未來汽車底盤應用舒適性、降噪性、安全性要求;采用國際領先的制造與封測工藝,在保持現有封裝尺寸不變的情況下,實現了資源利用的最大化,有效降低了PCB板級設計方案的面積與成本。
具體而言,在集成度方面,HE9314與市場上國際大廠的同類產品如恩智浦BE13等相比,控制通道的數量更多。更多的控制通道數量就意味著HE9314能夠同時控制多個電磁閥,可大大簡化系統設計,減少所需外圍元件數量,有效提高系統的集成度和可靠性。
“相較而言,目前市場上的同類產品大都是ABS/ESC時代所開發。而現在的智能底盤已經朝著集成化One-box方案進化了。在One-box方案中,ESC與電子助力器被集成在一個模組當中,驅動芯片集成更多控制通道更加適應這種一體化變革趨勢。這是一種后發優勢的體現。”王總指出。
在開關頻率方面,HE9314所有通道均可滿足20kHz頻率運行,開關頻率更高。在汽車實現電動化以后,車輛的靜謐性得到極大提升,當前電動化趨勢下整車廠商對控制系統產生的噪聲更加關心,關注控制系統對車輛駕駛體驗的影響。HE9314采用20kHz開關頻率,在很大程度上已經達到人耳感知范圍以外,對于滿足駕駛者的駕乘體驗有著很大幫助。
在制造工藝方面,鴻翼芯采用了意法半導體BCD工藝,這是驅動芯片領域國際上領先的晶圓制造工藝,搭配后道封裝、芯片測試,形成了整體化的生產制造體系。采用這樣的制造方案,在確保產品品質的同時,還能實現一定程度的系統降本。在實際市場上,鴻翼芯的產品能夠比同類競品降本約20%,同時確保一些關鍵指標齊平甚至優于競品。
HE9314將模擬芯片從更多數字運算中解放出來,通過MCU+軟件的方式進行處理,模擬芯片的功能更加專注。比如HE9314內置4路高精度電流采樣放大器,可對任意通道進行電流采樣,實現電流閉環控制和開關控制。
采訪中,王總特別強調,基于上述幾個方面可以看出,鴻翼芯HE9314的產品開發并不只是簡單替代,而是根據市場的需求變化、當今的技術變革趨勢,進行創新性的產品定義與設計開發。這些產品中不僅包含了很多創新性的技術成果,也滲透了大量公司設計人員對當前智能汽車線控底盤行業發展變化的理解,是一顆真正基于中國市場需求的創新產品。
Grade0全系底盤芯片布局,鴻翼芯助力國產突破
其實不僅局限于HE9314這樣的一顆芯片,在整個智能底盤領域,鴻翼芯都有著整體的布局規劃。去年,鴻翼芯即量產了國內首顆集成4路WSSI輪速傳感器解析模塊的系統基礎芯片(SBC)HE8296,構建了底盤電子制動控制器全國產化的基礎。隨著HE9314成功流片并推向市場,HE8296搭配HE9314形成組合方案,HE8296負責向MCU提供供電功能以及向HE9314提供安全關斷功能,HE9314負責底盤電子控制系統的驅動控制,鴻翼芯將全面助力國產線控底盤進程從0到1的突破!
鴻翼芯HE9314+HE8296系統應用示意圖
另外,據透露,鴻翼芯正在開發一顆三相無刷直流電機預驅動芯片。三相直流無刷電機在汽車底盤領域的應用日益廣泛,如電子助力轉向系統(EPS)、電動制動系統(EMB)、電子駐車制動等,其高效、可靠、低噪音等特性,正在成為現代汽車底盤系統中的關鍵部件。該芯片正是面向這樣一個高速成長的市場。
鴻翼芯另一款適用底盤控制領域的高功能安全等級的電源管理芯片(PMIC)HE9285,目前已有樣品,該芯片擁有預穩壓器(Preregulators)和后穩壓器(Postregulators),及3路高性能LDO和2路tracker,并且具有超低的靜態功耗模式,能廣泛應用于電子助力轉向系統(EPS)、汽車電池管理系統(BMS)、發動機管理系統(EMS)等應用場景。隨著全球新能源汽車和智能網聯技術的飛速發展,市場對高性能電源管理芯片的需求持續增長。
與此同時,鴻翼芯還觀察到汽車48V系統的快速成長。隨著汽車電子設備增多,如高級駕駛輔助系統、電動助力轉向等,傳統12V系統在功率供應上漸顯不足,48V系統可以提供更高功率,滿足這些設備的需求,還能為汽車的智能化發展提供更好的電力支持。目前國內外眾多車企紛紛布局,在部分車型上采用48V系統,上游半導體廠商也勢必加入這一進程當中。鴻翼芯也已籌備面向48V系統進行產品開發,以適應2026年-2027年及以后,更多48V電子電器架構落地的需求。
保障供應鏈安全,市場滲透率持續提升
隨著汽車智能化、電動化、網聯化趨勢的加速,智能底盤作為汽車的核心組成部分,其性能和功能對于提升車輛的整體性能至關重要。底盤芯片作為控制智能底盤的關鍵元件,重要性日益凸顯,市場體量不斷擴大。近年來,鴻翼芯在汽車智能底盤驅動芯片上持續發力,立足自主研發和創新,不斷提升芯片的性能和可靠性,這為其市場開拓也提供了充足的信心。
“目前,鴻翼芯的多款產品已經逐步進入成熟量產階段。我們的目標是每年600萬到800萬顆這樣的一個市場體量。”王總表示,“這些年來,國產車規芯片行業的發展很快,既包括智能座艙也包括智能駕駛方面,車身底盤以及一些與舒適性相關的電子電器產品,都有著很好的市場需求。”
就市場態勢而言,智能底盤領域的國產芯片滲透率相對較低。這與該領域對產品高性能、高功能安全的要求,以及技術存在挑戰性都有一定關系,比如剎車控制器上就存在一些難點。
這些年,鴻翼芯在汽車智能底盤驅動芯片上持續發力,致力于突破“卡脖子”領域的芯片開發,改善國產車規芯片不足的現狀,降低國內供應鏈對進口芯片的依賴。“通過這些年的努力,鴻翼芯已經基本實現了在整個底盤芯片領域的布局。在這個過程中,我們和客戶一起建立國產化供應鏈的同時,也在助力整個底盤控制器的綜合效益的提升。相信隨著在研產品的持續量產出貨,采用全國產化芯片的智能底盤控制器將會加速覆蓋國內主流車型,并逐步向長尾市場滲透,推動行業國產化進程從‘替代’邁向‘引領’。”王總表示。
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