先积集成刘君舰：汽车电子中的模拟“芯”应用

行业新动向，中国芯势力！由芯师爷主办的第三届硬核中国芯领袖峰会暨2021汽车芯片技术创新与应用论坛于近日成功举办。峰会上，来自上海先积集成电路有限公司资深应用工程师刘君舰在线分享了主题演讲《汽车电子中的模拟“芯”》。

上海先积集成电路有限公司（以下简称：先积集成）汇聚了业界一流的信号链类模拟芯片设计团队、资深技术应用和产品市场人才，专注于传感器信号调理和功率电流感测应用的高端模拟及混合信号IC芯片。产品涵盖高性能放大器、比较器、线性电源及参考电压、开关及复用器、接口电路、数据转换器、以及AFE & ASSP专用芯片等模拟及混合信号芯片。应用领域包括智能家居、IoT物联网、工业控制和智能工厂（工业4.0）、测试测量、医疗设备、通信系统、汽车电子等市场。

本文内容根据演讲实录做不改变原意的整理和编辑。

先积集成资深应用工程师刘君舰演讲

视频来源：芯师爷

模拟芯片市场概述

在全球性芯片荒的大背景下，汽车电子领域缺芯持续。市场的缺芯有疫情的影响，但更重要的原因在于汽车在电动化、智能化、联网化的趋势下，不断增加对芯片数量的需求。

模拟芯片是集成电路中的一大分类，整体市场规模接近600亿美金，约占整个半导体市场规模的15%。由于模拟芯片产品种类复杂，生命周期长，设计工艺依赖经验等技术特性，在模拟芯片市场中，全球前10大模拟芯片厂商均为海外企业，其中TOP5占据约50%市场份额。

反观需求，中国市场是模拟芯片巨头们的一大市场。近年来，中国模拟芯片市场增长强劲，市场需求占比超过全球1/3份额，其中汽车、工业、通信是模拟芯片需求的TOP3应用。模拟芯片在电动汽车中的应用增长尤为强劲。一方面，电子产品在电动汽车中的应用激增，纯电车中的电子成本甚至已达到总成本的65%，半导体物料成本达到了700美金，其中模拟芯片占30%。另一方面，纯电动车出货量也大幅攀升。2021年1月到11月，中国累计的汽车出货量达到了2317万辆，其中新能源车累计达到了300万辆，渗透率接近了13%。

未来，传统汽车将逐步演变成巨大的绿色智能终端设备，它的显著变化将体现在三方面：第一汽车的电动化，传统燃油车中的发动机、变速箱和底盘系统由机械控制转变成新能源汽车中的电控系统；第二智能化，现在ADAS（高级辅助驾驶系统）里面已经增添了安全功能模块，可实现安全的辅助驾驶；第三是联网化，汽车将接入更多的电子设备，让用户体验更加舒适。

汽车电子模拟芯应用分析

汽车的演变离不开电子设备的支持，据统计，在汽车中，大概有116个终端电子设备，具体可分为车身电子元件与照明、信息娱乐与仪表盘、混合动力和电动动力传动系统、高级驾驶辅助系统4大应用。

4大项应用中，又包含很多子项，比如车身电子中有车载逆变器，空调压缩机控制器，天窗控制器等；在信息娱乐仪表盘中，还有音响仪表；传动系统中有经常见到的OBC、BMS，VCUA等；在辅助驾驶系统里面，还有雷达室，驾驶辅助ECU等。

所以说，在整个汽车系统应用中，电子功能模块正在不断增加，其中模拟芯片的应用范围也在不断延展。

由此，国产模拟芯片的发展对我国汽车产业而言意义重大。先积集成是一家高性能模拟IC设计公司，围绕信号调理，先积集成产品主要分成四大类：一是运算放大器；二是比较器；三是线性稳压器（LDO）；四是模拟开关。前面提及，汽车电子系统中有116个终端电子设备，其中大约有40个终端设备需要电流采样，比如空调压缩机控制器、电动座椅、车载逆变器中都需要用到采集电流的模拟芯片。

针对这些应用，先积集成都有不同的产品布局，且适用性强，以先积集成明星产品LT199为例，这颗芯片有固定50倍、100倍、200倍的增益，客户只需在外面挂一个采样电阻就可以用输出一个电压，最大程度地简化客户的设计。

目前先积集成已经推出了200余款产品，构建了国内最齐全的高精密放大器类产品系列。先积集成的放大器具有6大核心优势：

1）高稳定性的E-Trim修调技术，这项技术适用于处理产品里面小信号的调理；

2）连续稳定的共模反馈CMFB，实现放大器的快速阶跃响应，这适用于检测电机的无线电流；

3）5KV HBM ESD等级；

4）内部集成EMI滤波器，EMI滤波器可滤除干扰信息，保障传输的信号干净；

5）Robust设计，1.8-5.5V工作电压，具有高达10V的耐压，给电流提供足够的余量；

6）输入过驱时，输出相位不会出现反转。

在极具优势的产品加持下，先积集成近两年针对汽车电子市场推出了很多解决方案。以车载空调压缩机应用为例，空调压缩机系统需要检测电机的相电流和母线电流，这需要四通道的运放器件，先积集成产品LTC728能满足这种需求。LTC728是一颗四通道，可支持11MHz, 500uV最大失调电压的精密运放，它的2个通道可用于相电流的检测，1个通道用于母线电流的检测，还有1个通道用于偏置电压的缓冲器，可完成对电机电流的快速精准采样。同时，在该系统中，先积集成还能提供高速比较器，当发生电机电流过流的情况时，可快速完成电流关断，保证系统的安全。

目前，汽车电子市场已成为先积集成重点聚焦的市场之一，部署的车规产品也逐步落地中。先积集成的先进模拟芯片已经进入五菱、长城、荣威等汽车供应链中。先积集成的chip die在设计流片时即满足–40°C to +125°C汽车级工作温度范围，并将于2022年下半年开始启动符合TS16949的汽车级封装芯片制程以及符合AEC-Q100的汽车级芯片产品认证。

在随后的2到3年，随着先积集成汽车级芯片的增多及逐步完善，先积集成将启动内部AEC-Q100汽车级芯片产品认证体系，为用户提供更多的汽车级芯片产品。

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