汽車行業(yè)的潮流與車載用超通用電源IC系列的關(guān)系

【ROHM半導(dǎo)體（上海）有限公司 6月30日上海訊】
1.汽車電子化的時(shí)代
近年來，汽車的電子化發(fā)展迅速。圍繞汽車的“高科技”電子設(shè)備的搭載越來越多，與傳統(tǒng)的機(jī)械控制占比較大的時(shí)代相比，電子控制、電動(dòng)設(shè)備所占的比例非常大。而且，預(yù)計(jì)汽車的電子化需求在未來也將依然強(qiáng)勁?，F(xiàn)預(yù)計(jì)在2020年之前汽車的銷售量將以每年3～4％的速度增長，而與之相比，汽車的電子元器件相關(guān)產(chǎn)品則超過汽車銷售量增速，以每年7～8%的速度增長（圖1、圖2）。

[ 圖1 ] 汽車的年銷售臺(tái)數(shù)示意圖（以2013年為“1”計(jì)算并繪制）
※本公司根據(jù)富士奇美拉總研《2014 全球電子產(chǎn)品市場(chǎng)總需求調(diào)查》作成

[ 圖2 ] 車載電子元器件的電源IC銷售額示意圖（以2013年為“1”計(jì)算并繪制）
※本公司根據(jù)富士奇美拉總研《2013車載電子元器件＆組件總調(diào)查》作成

汽車電子化的主要原因有3大關(guān)鍵詞。
第一個(gè)關(guān)鍵詞是“環(huán)?！?。在HV（混合動(dòng)力汽車）、EV（電動(dòng)汽車）向普通車輛的普及過程中作用顯著。另外，各汽車制造商之間的低油耗化競(jìng)爭(zhēng)也日益激化。這些突破是由眾多技術(shù)因素來支撐的，其中之一便是基于“高科技”電子元器件的控制。以低油耗化為例，涉及到有效控制燃油噴射量的傳感器和各控制閥的調(diào)整、發(fā)電機(jī)的高效化等，這一個(gè)個(gè)因素就是為環(huán)保做貢獻(xiàn)的后盾。所列舉的這些，均由復(fù)雜且周密的電子化控制來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)然隨著HV、EV的普及和油耗性能的提升，所搭載的電子設(shè)備還會(huì)繼續(xù)增加。
第二個(gè)關(guān)鍵詞是“信息與舒適”。就像以在智能手機(jī)中的普及等為代表的移動(dòng)設(shè)備的發(fā)展過程中作用顯著。這個(gè)發(fā)展潮流也涌入汽車領(lǐng)域中。作為出行工具之外，汽車更多被視為日用品，其智能化也在不斷發(fā)展，可以下載喜歡的音樂，在路上即可輕松獲得目的地的信息。而為了實(shí)現(xiàn)這些功能，需要眾多通信相關(guān)的電子元器件。另外，關(guān)于舒適性的提升，無需鑰匙即可開關(guān)車門和啟動(dòng)引擎的智能鑰匙在一般車中基本普及等，使車內(nèi)日益變成更舒適的空間。

最后一個(gè)關(guān)鍵詞是汽車不可欠缺的“安全”。多年以來，汽車的安全性多采取強(qiáng)化車架鋼性和撞擊時(shí)的緩震、安全氣囊對(duì)乘坐人員動(dòng)作等的危險(xiǎn)發(fā)生“事后”的對(duì)策。但是，近年來隨著電子設(shè)備性能的提升，已經(jīng)開始聚焦危險(xiǎn)發(fā)生“前”的對(duì)策，例如防撞裝置、用來保持車輛行駛位置的車道識(shí)別等。通過提高車載攝像頭和車載傳感器的精度與動(dòng)作可靠性，如今實(shí)現(xiàn)汽車行駛安全的電子設(shè)備已經(jīng)被確立為一個(gè)重要的領(lǐng)域，預(yù)計(jì)今后各種功能的安全設(shè)備將會(huì)相繼開發(fā)并投入市場(chǎng)。

如上所述，“環(huán)保”“信息與舒適”“安全”這三個(gè)對(duì)汽車來說至關(guān)重要的發(fā)展領(lǐng)域，多通過電子控制、電動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，毋庸置疑，未來這些領(lǐng)域的發(fā)展將會(huì)更加強(qiáng)有力地推動(dòng)汽車電子化的大潮（圖3）。

[ 圖3 ] 圍繞汽車電子化的三個(gè)關(guān)鍵詞

2.汽車用電子元器件供應(yīng)的潮流
接下來，以使電子元器件的各應(yīng)用（功能）工作并進(jìn)行控制所需要的稱為“電源IC”的供電用半導(dǎo)體元件為例，介紹汽車行業(yè)中的車載元器件的潮流。
汽車用電源IC是指將來自電池等的電壓轉(zhuǎn)換為適合各功能的電壓，向使應(yīng)用工作的微控制器等穩(wěn)定供應(yīng)電壓的產(chǎn)品（圖4）。電源IC大體可分為線性電源（※1）和開關(guān)電源（※2）兩種。為實(shí)現(xiàn)適合各種應(yīng)用的最佳電源IC，ROHM的電源開發(fā)一直致力于新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)。由于每種應(yīng)用分別存在負(fù)責(zé)其控制的微控制器，所以分別需要用來給這些微控制器供電的電源IC。因此，只要上述的汽車電子化向前發(fā)展并帶動(dòng)相關(guān)電子控制元器件的增長，電源IC的需求也將多樣化并隨之增長。

（※1）指以使三端穩(wěn)壓器和輸入輸出間的電位差較小的LDO（Low Drop Out）等為代表的、輸出電壓連續(xù)穩(wěn)定的電源。
（※2）指以DC/DC轉(zhuǎn)換器等為代表的、利用電壓的開關(guān)動(dòng)作使輸出電壓不連續(xù)穩(wěn)定的電源。

[ 圖4 ] 各種應(yīng)用均需要相應(yīng)的電源IC

在線性電源IC領(lǐng)域，要求實(shí)現(xiàn)與近年來持續(xù)增加的電子元器件成反比的低功耗化。ROHM通過增加低功耗化這一附加價(jià)值，不斷開發(fā)滿足該需求的技術(shù)。但是，就在最近各汽車制造商對(duì)車載關(guān)鍵元器件的要求發(fā)生了變化。
首先是市場(chǎng)需求日益多樣化。上述的“環(huán)?！薄靶畔⑴c舒適”“安全”關(guān)鍵詞的應(yīng)用多種多樣，每種應(yīng)用所要求的關(guān)鍵電子元器件的規(guī)格也隨之多樣化。以電源IC為例，一方面由于應(yīng)用的復(fù)雜化，有時(shí)采用的微控制器產(chǎn)生的功耗比以往的更大。由于電源IC是用來給微控制器提供電壓的，因此為滿足微控制器的功耗，有時(shí)要求電源IC具有更大電流能力，而且要對(duì)因大功耗導(dǎo)致的發(fā)熱具備充分的耐熱性。

另一方面，由于電子元器件的日益增加而導(dǎo)致汽車內(nèi)的搭載空間越來越小，有時(shí)要求小型封裝以滿足要求。除此之外，根據(jù)微控制器的不同種類和用途，要求電源IC的封裝、供給電壓值及其電流量等越來越細(xì)分化。電源IC已經(jīng)需要具備可滿足多種需求的細(xì)分化規(guī)格。

然后是與上述電子元器件需求的多樣化看似相反的潮流，即對(duì)無論何處均可使用的通用性需求日益高漲。以前，僅將重點(diǎn)放在將機(jī)械控制的設(shè)備實(shí)現(xiàn)電子控制、電動(dòng)化，不同應(yīng)用的各處分別使用了不同廠家和不同電氣特性的電源IC，這些疊加在一起通常會(huì)導(dǎo)致汽車的價(jià)格上升。而且，各廠家的產(chǎn)品之間（有時(shí)甚至在同一廠家內(nèi)部）不一定可以相互替換。

但是，如今在汽車開發(fā)中電子元器件的増加已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，這些產(chǎn)品的低成本化、合理化已成為當(dāng)務(wù)之急。為此，尤其是最近的汽車電子化正在步入新階段，不僅局限于通過與其他電子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和集成控制來消減重復(fù)的電子元器件個(gè)數(shù)的趨勢(shì)和標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的構(gòu)筑，甚至通過像電源IC這樣的各關(guān)鍵元器件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化來綜合實(shí)現(xiàn)低價(jià)化、合理化的趨勢(shì)也非常明顯。進(jìn)一步推動(dòng)這種通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的是以最近的東日本大地震為代表的災(zāi)難等對(duì)事業(yè)運(yùn)營的影響。

當(dāng)這些災(zāi)難發(fā)生時(shí)，制造業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)受到的沖擊尤為巨大，甚至很難維持事業(yè)的運(yùn)營，促使全世界范圍對(duì)事業(yè)持續(xù)計(jì)劃BCP（Business Continuity Plan）的意識(shí)高漲。其結(jié)果是，以生產(chǎn)地區(qū)的雙基地化和標(biāo)準(zhǔn)化電子元器件的聯(lián)合采購為例，除合理庫存外，對(duì)于有利于強(qiáng)化生產(chǎn)與采購的靈活性及發(fā)生危機(jī)時(shí)的應(yīng)對(duì)能力的趨勢(shì)的元器件體系需求強(qiáng)勁。

　“符合市場(chǎng)需求的規(guī)格多樣化”和“考慮到風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖的元器件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化”看似矛盾，實(shí)際上只是需要能夠成為W/W標(biāo)準(zhǔn)的元器件家族群。只要具備滿足多種需求的產(chǎn)品群，而且具有成為關(guān)鍵元器件標(biāo)準(zhǔn)的通用產(chǎn)品，應(yīng)該就是順應(yīng)汽車行業(yè)所要求的時(shí)代潮流的。

3.超通用L DO系列產(chǎn)品的大家族
ROHM日前新開發(fā)出車載用LDO型的線性電源IC（以下稱LDO），兩個(gè)系列共43種機(jī)型。主要是面向車身系統(tǒng) / 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)用途的BD4xxMx系列16種機(jī)型，以及面向汽車電子系統(tǒng)等車載信息設(shè)備系統(tǒng)的BDxxC0A系列27種機(jī)型的兩個(gè)系列產(chǎn)品。之所以一舉推出可滿足如此廣泛用途的車載用LDO產(chǎn)品群，是以前面介紹的汽車電子的強(qiáng)勁發(fā)展趨勢(shì)為基礎(chǔ)，為了滿足新的“需求多樣化”，從而為“生產(chǎn)與采購的冗長性”做貢獻(xiàn)。省略詳細(xì)的電氣特性數(shù)值等的說明不談，這兩個(gè)系列的產(chǎn)品群在其特性方面，具有可充分滿足更加多樣化的車載LDO需求的超高通用性，而且在其產(chǎn)品陣容方面，具有輸出電壓和封裝等豐富的變化，共同構(gòu)筑了具備統(tǒng)一性的一個(gè)大家族。在汽車行業(yè)的發(fā)展潮流中，在提高用戶的使用便利性方面是一個(gè)宣傳亮點(diǎn)（圖5）。

[ 圖5 ] ROHM的車載用新LDO家族 BD4xxMx系列

在一直以來ROHM擅長的低功耗方面，兩個(gè)系列的消耗電流值均屬于低功耗。尤其是BD4xxMx的靜態(tài)消耗電流僅為40μA左右，這個(gè)值已充分滿足低功耗要求（圖6）。另外，兩個(gè)系列均具有即使輸出電流增加也與無負(fù)載時(shí)的消耗電流值幾乎一致的特性。大多數(shù)LDO伴隨著輸出電流的増加，LDO本身的消耗電流也直線增加，以致不得不重視對(duì)發(fā)熱的影響，但ROHM對(duì)此擁有技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。LDO簡(jiǎn)單易用，但發(fā)熱限制已成為一大課題，因此，該產(chǎn)品的耗電量特性對(duì)于解決這個(gè)課題是巨大的貢獻(xiàn)。

另外，在開發(fā)車載用系列產(chǎn)品時(shí)，這兩個(gè)系列從開發(fā)階段開始就完全作為車載產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，符合近年來車載用IC的實(shí)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q100。ROHM已經(jīng)獲得汽車產(chǎn)業(yè)的品質(zhì)管理體系ISO/TS16949認(rèn)證，包括車載產(chǎn)品的開發(fā)所要求的高品質(zhì)和溫度條件在內(nèi)，已經(jīng)充分滿足嚴(yán)苛環(huán)境下使用的可靠性。不僅如此，已經(jīng)連續(xù)10年以上的汽車實(shí)際應(yīng)用業(yè)績(jī)更是強(qiáng)有力的證明。

ROHM新開發(fā)的BD4xxMx系列和BDxxC0A系列，通過超高通用性和豐富的變化，具備使用便利性并汽車產(chǎn)業(yè)用的品質(zhì)和可靠性，是可長期穩(wěn)定供貨的車載用LDO。這一超通用的LDO系列產(chǎn)品大家族，順應(yīng)汽車行業(yè)的時(shí)代潮流，非常有望成為W/W標(biāo)準(zhǔn)的電源IC。未來的車載用元器件當(dāng)然會(huì)繼續(xù)進(jìn)行品質(zhì)水平的提升研究，同時(shí)，從客戶滿意度的角度出發(fā)，像該LDO系列產(chǎn)品一樣兼顧“需求的多樣化”和“生產(chǎn)與采購的冗長性”將會(huì)成為一種成功模式。