汽车电源面临的挑战

电动汽车和混合动力汽车在汽车市场上占据一席之地，成为电子系统供应商感兴趣的关键领域。自动驾驶和电动汽车等技术进步可能会增加电子元件的应用领域。

根据 Transparency Market Research 的数据，从 2017 年到 2025 年，全球汽车电子市场将以 19.0% 的复合年增长率增长，到 2025 年价值将超过 2200 万美元。

在这次采访中，Littelfuse 的 Carlos Castro 带我们了解了将电源管理与汽车行业联系起来的不同方面。Carlos Castro 于 2015 年加入 Littelfuse，现任汽车电源全球营销总监。在加入 Littelfuse 之前，他在 Infineon Technologies 担任应用工程师 12 年，并领导汽车部门的各种技术和产品营销团队。

描述 Littelfuse 功率半导体的最新更新。你大力推动的市场是什么？

我们在 2018 年完成了公司历史上最大的收购，当时我们收购了 IXYS CorporaTIon，这是功率半导体和集成电路市场的全球先驱。IXYS 专注于工业、通信、消费和医疗市场的中高压功率控制半导体。此次收购为我们带来了一些宝贵的战略优势，包括更广泛的技术平台以及进一步扩展到工业和电子市场的能力。它还支持我们的功率控制产品组合长期渗透到汽车市场，并扩大我们可为全球客户提供的每辆车功率半导体含量的百分比。

从本质上讲，IXYS 是我们功率半导体业务的基石。它使我们成为功率半导体行业最强大的参与者之一，能够利用我们的集体资源和产品组合来支持我们的客户。现在我们已将 IXYS 整合到我们的运营中，它扩展了我们与高压和半导体技术相关的工程专业知识和知识产权，并增加了我们在整个半导体行业的影响力，增加了我们的规模和数量。它使我们能够重新绘制我们的功率半导体路线图。

我们最新发布的一些技术包括 X-Class 系列 850V – 1000V 超结功率 MOSFET和X4-Class 系列 100V – 150V N 沟道超结功率 MOSFET，两者均具有 HiPerFET™ 选项。我们的竞争对手无法提供具有如此低漏源电压的超结 MOSFET（图 2）。

除了对 IXYS 的收购之外，我们还通过对 Monolith Semiconductor 的投资和收购来发展我们的功率半导体业务。我们于 2015 年开始与 Monolith 合作，并于去年年底完成收购。Monolith 专注于使用独特的工艺架构开发碳化硅功率器件技术，该架构将硅晶圆厂中使用的标准、非差异化工艺块与专有工艺步骤相结合，为成品器件提供性能优势。

去年，Monolith SiC 肖特基二极管和 MOSFET 已从原型过渡到生产。我们扩大的功率半导体产品组合开辟了我们可以服务的市场，例如真正的高功率和高电压产品，如我们的 IGBT 堆栈，用于轨道交通、电网、基础设施、直流电机驱动器等市场。 另一方面，我们采用较小封装的低压产品使我们能够服务于不同的市场，例如太阳能、电动汽车充电和工业机器人。

从各个方面来看，电动汽车都可以被认为是新的绿色技术。Littelfuse 在此应用程序中涉及多少？您正在做什么来改进技术，例如，电池电源管理的效率？

我们肯定会参与开发电动汽车技术，不仅从功率半导体的角度，而且从电路保护和传感的角度来看也是如此。最好的例子之一是车载充电器，我们正在努力成为我们客户需要的系统中几乎所有组件的一站式商店。我们在那里拥有大量的功率半导体内容，并且还有其他在 EV 或 HEV 中的应用示例，例如主开关或辅助系统。我们还与电动汽车制造商合作开发高压空调组件。对于电动汽车，越来越多的应用正在从 12 伏特转向高压电网。我们肯定参与了这项新的绿色技术以及我们正在采取的措施来提高整个电动传动系统的效率。例如，我们正在努力优化可用和成熟的硅技术，例如 IGBT，用于非常具体的应用，以降低功率损耗。我们的客户要求我们做的是微调和优化那些用于非常特定的混合动力和电动汽车应用的标准可用技术（图 3）。

GaN 或类似材料等新型半导体材料的未来如何？它们将如何影响电源解决方案的设计？

正如我提到的，我们专注于碳化硅。这在混合动力和电动汽车市场有很多应用，例如车载充电器、主逆变器、低压和高压电池之间的 DC-DC 转换器。

碳化硅的好处在很大程度上取决于应用的要求。例如，对于混合动力汽车的车载充电器，通常在空间和重量方面有很多限制，因为混合动力汽车也有内燃机，因此没有太多空间用于附加系统，例如车载充电器。因此，车载充电器必须尽可能小而轻。这就是碳化硅绝对提供巨大好处的原因，因为碳化硅提供非常高的效率，它可以减少损耗，并且您可以减小组件的尺寸，增加开关频率。我们看到很多设计师评估和使用碳化硅作为车载充电器。

您认为未来哪些挑战会影响汽车行业，您计划如何改进您的产品套件以应对这些挑战？

我更愿意将它们视为机遇而不是挑战。我在两个不同的领域看到了重大机遇：一个是自动驾驶，另一个是我所说的“电动汽车”，包括混合动力、电动汽车和其他技术。自动驾驶和电动汽车无疑正在改变传统的移动性和客运概念。这不是我们在上个世纪看到的进化；这是一场革命。到目前为止，我们看到的是新的应用程序，新系统正在慢慢地被引入到大容量汽车中。我们现在看到的自动驾驶和电动汽车是完全不同的客运方式。

这两个机会都引入了许多新的应用程序。这些新应用程序的要求与当前应用程序有很大不同。例如，如果我们谈论自动驾驶，我们会看到在安全性和可靠性方面的要求要高得多。如果汽车自行驾驶，您不希望它有任何问题，而且，在电动汽车方面，现在在汽车中引入 400-500 伏，您遇到的问题与您遇到的问题大不相同在过去的 100 年里，汽车中只有 12 伏电池。

我们还看到越来越多的非传统汽车客户试图通过这些新应用程序以及那些全新的技术参与到业务中。我们之前讨论过碳化硅和其他现在被引入汽车的宽带隙材料，以及其他类似 LiDAR（自动驾驶的基本传感器技术）的材料。这对整个汽车界来说绝对是一个挑战。

目前，我们正在制定扩展的半导体路线图，功率半导体将在这些挑战中发挥重要作用。我们对汽车碳化硅、汽车高压 MOSFET 和 IGBT 以及汽车栅极驱动器等产品感兴趣。我们致力于成为功率半导体行业和功率半导体汽车行业的参与者。我们还将继续扩展我们的产品组合和能力，不仅适用于功率半导体，还适用于电路保护和传感。我们仍希望在尽可能多的领域开展业务，并成为这些汽车应用的一站式服务点。当我们与客户交谈时，我们希望与他们讨论的不仅仅是电路的一部分，而是电路的最大部分。