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半導體（上海）有限公司 6月30日上海訊】
1.汽車電子化的時代
近年來，汽車的電子化發(fā)展迅速。圍繞汽車的“高科技”電子設備的搭載越來越多，與傳統(tǒng)的機械控制占比較大的時代相比，電子控制、電動設備所占的比例非常大。而且，預計汽車的電子化需求在未來也將依然強勁?，F(xiàn)預計在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 ] 汽車的年銷售臺數(shù)示意圖（以2013年為“1”計算并繪制）
※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。
第一個關(guān)鍵詞是“環(huán)保”。在HV（混合動力汽車）、EV（電動汽車）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爭也日益激化。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)電機的高效化等，這一個個因素就是為環(huán)保做貢獻的后盾。所列舉的這些，均由復雜且周密的電子化控制來實現(xiàn)的，當然隨著HV、EV的普及和油耗性能的提升，所搭載的電子設備還會繼續(xù)增加。
第二個關(guān)鍵詞是“信息與舒適”。就像以在智能手機中的普及等為代表的移動設備的發(fā)展過程中作用顯著。這個發(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化車架鋼性和撞擊時的緩震、安全氣囊對乘坐人員動作等的危險發(fā)生“事后”的對策。但是，近年來隨著電子設備性能的提升，已經(jīng)開始聚焦危險發(fā)生“前”的對策，例如防撞裝置、用來保持車輛行駛位置的車道識別等。通過提高車載攝像頭和車載傳感器的精度與動作可靠性，如今實現(xiàn)汽車行駛安全的電子設備已經(jīng)被確立為一個重要的領(lǐng)域，預計今后各種功能的安全設備將會相繼開發(fā)并投入市場。

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

[ 圖3 ] 圍繞汽車電子化的三個關(guān)鍵詞

2.汽車用電子元器件供應的潮流
接下來，以使電子元器件的各應用（功能）工作并進行控制所需要的稱為“電源IC”的供電用半導體元件為例，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，向使應用工作的微控制器等穩(wěn)定供應電壓的產(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。為實現(xiàn)適合各種應用的最佳電源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)。由于每種應用分別存在負責其控制的微控制器，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)動作使輸出電壓不連續(xù)穩(wěn)定的電源。

[ 圖4 ] 各種應用均需要相應的電源IC

在線性電源IC領(lǐng)域，要求實現(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車載關(guān)鍵元器件的要求發(fā)生了變化。
首先是市場需求日益多樣化。上述的“環(huán)?！薄靶畔⑴c舒適”“安全”關(guān)鍵詞的應用多種多樣，每種應用所要求的關(guān)鍵電子元器件的規(guī)格也隨之多樣化。以電源IC為例，一方面由于應用的復雜化，有時采用的微控制器產(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，有時要求電源IC具有更大電流能力，而且要對因大功耗導致的發(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致汽車內(nèi)的搭載空間越來越小，有時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分化。電源IC已經(jīng)需要具備可滿足多種需求的細分化規(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，即對無論何處均可使用的通用性需求日益高漲。以前，僅將重點放在將機械控制的設備實現(xiàn)電子控制、電動化，不同應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導致汽車的價格上升。而且，各廠家的產(chǎn)品之間（有時甚至在同一廠家內(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，這些產(chǎn)品的低成本化、合理化已成為當務之急。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的電子元器件個數(shù)的趨勢和標準平臺的構(gòu)筑，甚至通過像電源IC這樣的各關(guān)鍵元器件的通用化、標準化來綜合實現(xiàn)低價化、合理化的趨勢也非常明顯。進一步推動這種通用化、標準化的是以最近的東日本大地震為代表的災難等對事業(yè)運營的影響。

當這些災難發(fā)生時，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)的運營，促使全世界范圍對事業(yè)持續(xù)計劃BCP（Business Continuity Plan）的意識高漲。其結(jié)果是，以生產(chǎn)地區(qū)的雙基地化和標準化電子元器件的聯(lián)合采購為例，除合理庫存外，對于有利于強化生產(chǎn)與采購的靈活性及發(fā)生危機時的應對能力的趨勢的元器件體系需求強勁。

　“符合市場需求的規(guī)格多樣化”和“考慮到風險對沖的元器件的通用化、標準化”看似矛盾，實際上只是需要能夠成為W/W標準的元器件家族群。只要具備滿足多種需求的產(chǎn)品群，而且具有成為關(guān)鍵元器件標準的通用產(chǎn)品，應該就是順應汽車行業(yè)所要求的時代潮流的。

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），兩個系列共43種機型。主要是面向車身系統(tǒng) / 動力傳動系統(tǒng)用途的BD4xxMx系列16種機型，以及面向汽車電子系統(tǒng)等車載信息設備系統(tǒng)的BDxxC0A系列27種機型的兩個系列產(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勁發(fā)展趨勢為基礎(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。省略詳細的電氣特性數(shù)值等的說明不談，這兩個系列的產(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宣傳亮點（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，這個值已充分滿足低功耗要求（圖6）。另外，兩個系列均具有即使輸出電流增加也與無負載時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，以致不得不重視對發(fā)熱的影響，但ROHM對此擁有技術(shù)上的優(yōu)勢。LDO簡單易用，但發(fā)熱限制已成為一大課題，因此，該產(chǎn)品的耗電量特性對于解決這個課題是巨大的貢獻。

另外，在開發(fā)車載用系列產(chǎn)品時，這兩個系列從開發(fā)階段開始就完全作為車載產(chǎn)品進行設計，符合近年來車載用IC的實際行業(yè)標準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年以上的汽車實際應用業(yè)績更是強有力的證明。

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，順應汽車行業(yè)的時代潮流，非常有望成為W/W標準的電源IC。未來的車載用元器件當然會繼續(xù)進行品質(zhì)水平的提升研究，同時，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”將會成為一種成功模式。