窺探未來(lái)車用半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展 3
非矽元件將誕生汽車工業(yè)應(yīng)用
據(jù)日本科技媒體報(bào)導(dǎo)指出,日本有許多半導(dǎo)體廠商正在加快進(jìn)行碳化硅(SiC)元件研究,而碳化硅涵蓋了汽車應(yīng)用領(lǐng)域中的半導(dǎo)體開發(fā)技術(shù)。以日本電裝為例,該公司早在1995年時(shí),就先行預(yù)測(cè)汽車領(lǐng)域的需求,并開始著手相關(guān)研究。從物理基礎(chǔ)應(yīng)用原則來(lái)看,碳化硅已是能夠取代矽的制造工藝新技術(shù),其優(yōu)勢(shì)與矽元件相比,碳化硅元件導(dǎo)通電阻更低,還能大幅降低耗電量。依照理論計(jì)算,一旦將目前現(xiàn)有矽元件更替為碳化硅元件,可減少兩座核電站供電量。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,碳化硅元件在半導(dǎo)體作用下,閥值焊接溫度高達(dá)400℃以上,而矽元件卻只有175℃上下;因此,碳化硅元件在高溫下也能維持正常作用。
基本上,在汽車工業(yè)逐漸擴(kuò)大應(yīng)用趨勢(shì),將有機(jī)會(huì)推動(dòng)碳化硅技術(shù)發(fā)展。這是因?yàn)槠嚿闲枰?20℃以上高溫環(huán)境下,還能正常工作的半導(dǎo)體元件,因此具有高溫適應(yīng)能力的車用半導(dǎo)體元件,將會(huì)大幅增加。另外,在車上高溫環(huán)境因素,矽元件還需要安裝散熱裝置,而碳化硅元件則不需要散熱裝置還能正常使用,以成本來(lái)考量,在元件上加裝散熱裝置后再進(jìn)行比較的話,碳化硅元件實(shí)用門檻將會(huì)比矽元件來(lái)得較低。另一方面,在車上大電流驅(qū)動(dòng)方面,對(duì)于電動(dòng)汽車、燃料汽車及油電混合汽車等電力驅(qū)動(dòng)電路而言,碳化硅會(huì)比矽元件更為合適。
不過(guò)嚴(yán)格說(shuō)來(lái),碳化硅元件在車電半導(dǎo)體產(chǎn)品中,其實(shí)際應(yīng)用仍受到限制,除了半導(dǎo)體元件還未能符合實(shí)用水平之外,擴(kuò)大普及化最大障礙,在于芯片缺陷密度高,無(wú)法提高成品良率,導(dǎo)致生產(chǎn)制造成本過(guò)高,將會(huì)是矽元件數(shù)倍之多。但…部分車用半導(dǎo)體廠商仍表示,一旦車載用碳化硅元件市場(chǎng)崛起,或者進(jìn)入量產(chǎn)階段,那么就會(huì)加快減小芯片缺陷的開發(fā),碳化硅元件成本過(guò)高劣勢(shì)將有所轉(zhuǎn)圜。
汽車半導(dǎo)體定位在高尖端科技
上世紀(jì)90年代前半期,LSI及FPD元件技術(shù)在市場(chǎng)發(fā)展原動(dòng)力,主要來(lái)自于個(gè)人計(jì)算機(jī),進(jìn)入中后階段,則是以攜帶式通訊產(chǎn)品、無(wú)線設(shè)備逐漸替代之,成為在個(gè)人計(jì)算機(jī)之后的第二大市場(chǎng)動(dòng)力。至今,許多半導(dǎo)體元件開發(fā)商開始轉(zhuǎn)移目標(biāo)到汽車領(lǐng)域,甚至已有部份車用半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)先的廠商表示,汽車已脫去「單使用性質(zhì)成熟元件時(shí)代,今后則是往尖端技術(shù)方向發(fā)展」。長(zhǎng)久以來(lái),汽車工業(yè)不被歸類為尖端技術(shù),而對(duì)負(fù)責(zé)安全的汽車廠商,運(yùn)用實(shí)用化技術(shù)的不變?cè)瓌t,未來(lái)也不會(huì)有所改變。但…若是為了駕駛安全,而不得不采用尖端技術(shù)的話,那么運(yùn)用尖端技術(shù)來(lái)協(xié)助汽車工業(yè)發(fā)展腳步將不會(huì)有所退怯。
在日本地區(qū)的豐田汽車已先行訂出在未來(lái)15年之內(nèi),要將汽車事故減少50%以上為主要發(fā)展目標(biāo),并計(jì)畫將汽車設(shè)計(jì)成為電子繭網(wǎng)絡(luò)。換句話說(shuō),就是采用百余個(gè)傳感器將汽車給覆蓋起來(lái),并依據(jù)來(lái)自這些傳感器所偵測(cè)到的信息,利用電控系統(tǒng)對(duì)車上各設(shè)備進(jìn)行安全控制。因此,必須要有各類型傳感器、可快速處理來(lái)自傳感器的大量信息的處理器、驅(qū)動(dòng)電控系統(tǒng)的高耐壓LSI,以及能夠?qū)SI的可靠性提高到跟飛機(jī)元件互相媲美程度。
圖說(shuō):未來(lái)車用電子繭網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。
未來(lái)車用半導(dǎo)體廠商 誰(shuí)來(lái)扮演?
甄選薄膜太陽(yáng)能電池開發(fā)、發(fā)電元件組件開發(fā)、影像傳感器開發(fā)、電極材料開發(fā)、逆變器/轉(zhuǎn)換器制造…等技術(shù)開發(fā)人員,提供上述技術(shù)開發(fā)設(shè)計(jì)人員的單位,不是三洋電機(jī)或是夏普等元件廠商,而是日本豐田汽車在2004年開始征選的技術(shù)開發(fā)人員,由此不難窺探出汽車廠商積極地進(jìn)行車載元件的開發(fā)動(dòng)作。
「汽車廠商將成為半導(dǎo)體廠商」…在不知情的情況下聽到這句話,肯定有不少人會(huì)有所懷疑。但是,自從汽車廠商喊出自產(chǎn)核心元件口號(hào)時(shí),上述情況將變得很有可能。以電子產(chǎn)業(yè)先前例子來(lái)看,比方說(shuō):Panasonic(松下電氣)、Sony(索尼)著手開發(fā)及量產(chǎn)數(shù)碼家電系統(tǒng)芯片;甚至在Sony方面,也開始準(zhǔn)備量產(chǎn)液晶面板…。這是因?yàn)镻anasonic或Sony將半導(dǎo)體及顯示面板,比喻為電子產(chǎn)業(yè)最重要的關(guān)鍵元件。不可否認(rèn)未來(lái)在汽車上,半導(dǎo)體將成為關(guān)鍵元件,到時(shí)候豐田汽車也仿效Panasonic或Sony自行生產(chǎn)半導(dǎo)體元件,就成為非常自然的動(dòng)作。
一般來(lái)說(shuō),在車用半導(dǎo)體最大使用者,「汽車工業(yè)」將開始自行生產(chǎn)半導(dǎo)體元件時(shí),其中最大困難在于現(xiàn)有生產(chǎn)線,若在最初階段,還能克服生產(chǎn)線不足問(wèn)題。但是隨著技術(shù)的進(jìn)步生產(chǎn)線更新?lián)Q代后,現(xiàn)有生產(chǎn)線就只能成為最大的問(wèn)題。不過(guò),無(wú)論是利用現(xiàn)有工藝即可生產(chǎn)的耐高壓LSI和傳感器,還是可與CELL媲美的高性能產(chǎn)品,估計(jì)均會(huì)在未來(lái)的汽車中得到應(yīng)用,可以說(shuō)汽車領(lǐng)域?qū)⒅鸩骄邆溥m合于開展半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的應(yīng)用價(jià)值。而最終汽車廠商自行開發(fā)半導(dǎo)體元件會(huì)發(fā)展到哪里種程度,就讓我們拭目以待。
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