英飞凌为什么能够稳居汽车电子市场第一？
最新更新时间：2024-07-23
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日前，TechInsights发布报告指出，2023年全球汽车半导体市场规模增长16.5%，创下692亿美元的纪录。其中英飞凌的市场份额从2022年的近13%增长至2023年的约14%，继续稳居第一。2023年，英飞凌在所有地区的市场份额均有增长，并继续在中国和韩国市场保持领先；此外，英飞凌在日本汽车半导体市场的份额增长明显；在欧洲的市场份额稳居第二；在北美的市场份额位列前三。很明显，英飞凌在中国市场的领先与成功是其最关键的一环。
早在2000年代，英飞凌就已经成为汽车半导体市场前三大供应商，随着英飞凌陆续收购IR及赛普拉斯，并不断加强在MCU和功率器件上的投入，逐步成长为排名第一的汽车半导体供应商。
为什么英飞凌可以在汽车电子领域稳步成长并成为行业第一？
日前，EEWORLD记者全程参加了IACE 2024（第二届英飞凌汽车创新峰会暨第十一届汽车电子开发者大会），在这个被英飞凌科技高级副总裁、英飞凌汽车业务大中华区负责人曹彦飞称为“汽车人生态圈的舞台”上，我们有幸一窥其汽车电子成功的奥秘。
一切源于数字化和低碳化
“以创新半导体解决方案推动低碳化和数字化”是英飞凌的企业愿景，也契合了当下“万物互联、清洁能源、智能出行”为代表的低碳化、数字化发展趋势。
在汽车中，低碳化和数字化的内涵则包括了电动汽车、驾驶辅助系统、软件定义的车辆架构等等一系列车辆电子功能水平更高的趋势。
在这其中，半导体起到了至关重要的作用。根据英飞凌的预测，2023年，每辆燃油车所含的芯片价值大约为750美元，相比之下，每辆电动汽车则包含了价值1300美元的芯片。预计至2030年，电动汽车的芯片含量价值将进一步增长至2000美元。
英飞凌科技高级副总裁、英飞凌汽车业务大中华区负责人曹彦飞
曹彦飞也给出了一组数据，2009年我国车用半导体市场需求规模占比全球13%，2023年该占比增长到34%，市场规模也从2009年的23亿美元增长至2023年的230亿美元。
有意思的是，英飞凌在全球汽车半导体以及分立式功率器件和功率模块、汽车微控制器等领域均排名第一，这恰好可以代表低碳化与数字化两大发展方向的成功。
半导体助力客户体验提升
英飞凌科技高级副总裁、全球汽车电子事业部系统负责人Hans Adlkofer总体介绍了英飞凌如何通过强大的产品组合，满足汽车新趋势并提升驾乘体验。
首先，Hans特别强调了中国OEM在推动区域架构方面正处于领先地位，这已经成为了整体趋势，他预计到2026年左右，大多数全球OEM将或多或少效仿中国的做法，从域控架构转变为区域架构。
随着车辆向区域架构过渡，处理器和执行器的增加使汽车功率传输损耗约束变得更加严苛。Hans指出，尽管48V系统并非新技术，但却是一种非常有效的方式，可以减少30%的线束，提高大部分负载的效率，简化整个电力分配系统以及减少线束复杂性。
另外，在电源转换方面，包括逆变器、车载充电器和DC-DC转换器，英飞凌可同时提供三种技术，包括传统的硅以及碳化硅和氮化镓宽禁带半导体。“这些技术不仅可以分开使用，还可以混合使用。”Hans强调道，“英飞凌旨在为汽车行业找到最优化的解决方案，以应对不同的使用场景和实施方式。”
而对于自动驾驶应用，Hans表示，如果汽车在行驶过程中某些处理器失效，需要有备用解决方案，从而不会危及人员安全。AURIX是GPU和SoC的补充，以确保汽车计算的可靠性。也正因此，英飞凌同主要的智驾处理器供应商都建立了合作伙伴关系。
此外，Hans还介绍了英飞凌正在引入RISC-V CPU，以补充TriCore和ARM的产品线。2023年，博世、英飞凌、Nordic、NXP和高通联合成立了一家RISC-V公司。
手握四张ACE的英飞凌
英飞凌将其汽车产品线依据应用划分为四大块，分别为动力与新能源系统、底盘与智能驾驶系统、车身与智能网联系统以及存储系统。通过打好这四张ACE，英飞凌帮助汽车行业解决了实际发展中的痛点，来自英飞凌的多位工程师从不同角度给予了解读。
在动力与新能源系统方面
，主驱至关重要。
电动汽车很重要的两个核心参数就是续航里程和加速度。这两个参数都和功率模块有非常强的关联性。同样的电池电量在不同的车上会有不同的续航表现，功率模块的损耗决定了系统的转换效率，英飞凌的车规级功率模块致力于调节性能与可靠性之间的平衡关系，包括：英飞凌优化了EDT2代 IGBT芯片的设计与生产工艺，使得损耗远低于其他同类产品；未来还有EDT3代IGBT芯片推出；第三代半导体的重要成员SiC 也是英飞凌产品开发的重要方向，英飞凌坚持沟槽结构的SiC芯片研究，目前推出第二代沟槽工艺的芯片，用于HybridPACK™ Drive第二代功率模块。英飞凌SiC门极耐受电压高，门极开启电压一致性，易于使用，降低电控系统及售后成本。
加速度的快慢就需要看功率模块的电流输出能力了，模块可提供的峰值电流越大，加速度越快。基于英飞凌Si 和SiC芯片开发的功率模块可以提供高压1000A的峰值电流，使用户用十分之一甚至更低的价格享受超跑的驾使体验。
在底盘与智能驾驶系统中，英飞凌推出RASIC™CTRX8191F收发器，这是其下一代创新雷达，也是基于28纳米CMOS技术的一系列新型76至81 GHz雷达MMIC中的第一款产品。
收发器的改善的信噪比和线性度提供了高系统级性能和弹性。此外，易于使用的雷达收发器同时为不同的传感器提供了可扩展的平台方法，包括转角、前向和短距离应用，以及新的软件定义车辆架构的灵活性。这使得77GHz汽车雷达应用的开发成本降低。
另外，AURIX TC3/TC4 MCU为智能驾驶提供了高算力能力，同时具备丰富的硬件接口资源和软件生态。并且最新的AURIX TC4X提供硬件隔离机制，配合第三方Hypervisor软件，可以实现融合软件的开发。
在系统级安全方面
，英飞凌提供了丰富的传感器组合，提供包括制动系统、助力转向、压力传感器等。对于安全冗余应用，AURIX MCAL将提供ASIL-D高功能安全等级，同时配套的电源管理芯片也具有ASIL-B安全等级，从而实现系统级别的安全。
在车身与智能网联系统中
，需要更智能的配电网络。英飞凌的PROFET EFUSE产品，可取代现有的保险丝和继电器。另外，英飞凌还提供广泛的智能半导体开关产品组合，可实现分布式可配置配电，同时符合最高安全标准。另外，英飞凌还关注48V系统，目前已拥有长达7年的48V模块和系统量产经验。产品包括48V/12V DC/DC以及48V功率和电机驱动芯片。
在存储系统中
，需要高效安全可靠的存储。英飞凌的产品主要面对两大应用，包括面向域控中央网关架舱的高性能存储方案，以及面向自动驾驶的高安全可靠存储方案。其中Semper系列NOR Flash采用业界领先的45纳米制程，最高单芯片容量可达4Gbit，并且具有400MB/s的高读取速率，为大数据量的快速启动提供了硬件基础。值得一提的是，Semper也是业界首款通过ASIL-B功能安全认证的Flash。而针对自动驾驶更高的安全和可靠性需求，英飞凌的Semper Secure Flash可以实现功能和数据的安全存储。EXCELON F-RAM拥有近乎无限次的擦写寿命，以及0延迟瞬时写入，非常适合EDR（车辆事件数据记录系统）应用。
赋能应用的创新
围绕应用痛点出发是英飞凌系统级思考创新的关键，而新品则是英飞凌为客户赋能的底层基础。此次IACE上，英飞凌带来了大量的产品发布，以彰显英飞凌的创新。
英飞凌第三代高性能车规级MCU AURIXTM TC4X绝对是本次发布会的绝对主角。截至2024年，英飞凌已向全球市场交付了约10亿片AURIX产品，覆盖超过50家的主流汽车品牌，以及4大主要汽车应用领域。AURIX在汽车全平台的广泛应用，也助推了英飞凌荣登第一大车用MCU供应商。
AURIX TM TC4X采用了28nm制程，并采用了新的计算架构及内核。最高配备 6 个最新的 Lockstep TriCore1.8 CPU，运行频率高达 500 MHz。6个TriCore内核支持Hypervisor，另外，具有广泛的加速器，包括用于AI处理的并行处理单元，可以实现模型预测控制，虚拟传感器路径规划等AI场景加速；用于通信和数据处理的数据路由引擎，以实现以太网、CAN和内存之间的高速路由转发数据的高质量实时交互；用于ADC的信号处理单元cDSP；用于雷达的处理单元以及用于硬件加密的加速器。
另外AURIX TM TC4X还具有丰富的接口，包括5 Gbps 以太网、PCIe 等高速通信接口以及 CAN-XL 和 10BASE T1S 等新兴接口。
极氪汽车是首批采用AURIX TM TC4X的车企，极氪副总裁谢保军表示，简单、灵活且优化的成本是车企技术演进的目标，为此极氪新一代架构采用了区域控制的方式，从而减少了50%的ECU数量，成本减少了20%至25%。“我们在上一代区域控制设计的时候，在主控MCU的选择上非常头疼，需要选择合适的算力、无缝的OTA功能、丰富的以太网/CAN/LIN等端口资源、以及成本方面的考量，最后非常幸运，可以跟英飞凌团队一年的配合，利用AURIX TC4开发了新一代域控架构。”谢保军说道。
同济大学汽车学院院长张立军介绍了同济大学利用英飞凌的AURIX TM TC4X在燃料电池应用中的探索。得益于AURIX的PPU技术，实现卡尔曼滤波和模型预测控制等高级算法，并在燃料电池上实现了高频阻抗值估算的虚拟传感器应用。“大家质疑英飞凌AURIX贵，实际上他是最便宜的，因为它可以帮大家节省更多的传感器成本。像测量交流阻抗的电路需要至少上千块，而通过增加一个MCU就可以节约这笔费用，而且可以简化系统的开发。”张立军说道。另外，同济大学还利用TC4的多核和并行计算特性，实现了80kHz频率高速空压机的PWM控制。
英飞凌还发布了十几类新品，包括：
1.英飞凌新一代MCU AURIX™ TC4x；
2.新一代的电源管理芯片OPTIREG™ PMIC，与AURIX™ TC4x MCU搭配支持系统功能安全到ASIL-D；
3.业界首款通过功能安全认证的车规级QSPI接口的F-RAM产品；
4.业界首款基于LP-DDR4接口的超高带宽车规级NOR Flash产品；
5.新一代SSO10T顶部散热技术，具有绝佳热阻
6.完美适用于空气悬挂系统的车身高度传感器，实现8mT 抗磁干扰能力并满足ISO26262 ASIL-C
7.基于28nm RFCMOS制程的英飞凌下一代77GHz毫米波雷达射频前端，搭配强大的AURIXTM雷达专用处理器TC3x/TC4x，实现从标准雷达(4T4R)到高分辨成像雷达(24T24R)的全场景支持
8.专为商用车智能轮胎而设计的胎压传感器SP49T，满足ASIL-A并集成了载重监测功能，完美助力商用车轮胎信息监测及智能车队管理系统的远程监控。
9.英飞凌第二代 HybridPACK™ Drive G2碳化硅功率模块，电压等级750V和1200V，芯片运行结温最高达200℃。
10.电池管理芯片BMS IC，支持2-9串电芯状态监测，以及功能安全ASIL-D。
通过丰富的新产品的发布，英飞凌也验证了其强大的系统级产品组合及方案的能力。
真正的汽车朋友圈
生态系统也是英飞凌取得成功的关键之一。目前英飞凌本土涵盖了260家来自于多领域的合作伙伴，其中110多位来自汽车业务部。正如英飞凌科技全球高级副总裁及大中华区总裁、英飞凌科技消费、计算与通讯业务大中华区负责人潘大伟所说：“英飞凌应始终坚守以客户为中心的服务理念，建设‘具有全球服务能力、增加客户价值的本土生态圈’。”
英飞凌科技全球高级副总裁及大中华区总裁、英飞凌科技消费、计算与通讯业务大中华区负责人潘大伟
在IACE现场，展示了来自不同品牌的20多辆新能源展车，证明英飞凌本土的火热生态圈现状。
曹彦飞通过一系列数据，介绍了英飞凌布局全球、深耕本土的决心。“在本土英飞凌有一个合资公司，21个创新应用中心，与超过10家整车厂及零部件制造企业建立长期合作伙伴关系，同时也有68个中国本土的生产合作伙伴，包括前道、后道、封测等密切相关的本土生产。”曹彦飞列举道，“英飞凌还拥有26家design house合作伙伴，以及6个系统能力中心。同时在大学计划上，英飞凌在21年间与100所高校，上千名教授合作。由英飞凌组织的全国大学生智能车大赛，每年覆盖450多所高校的数万名学生。”这一系列数字的背后，是英飞凌大中华区汽车电子生态圈的体现，也是英飞凌本土市场持续耕耘的硕果。
在IACE 2024峰会主旨发言环节，来自知名OEM厂商、Tier 1企业、知名高校、代理商等领域的数十位重磅嘉宾，围绕行业趋势、技术创新、生态合作以及供应链管理等关键议题，进行了精彩分享。
舍弗勒中国区CEO张艺林博士表示，通过收购纬湃科技，舍弗勒正在进行转型，从传统机械供应商转变为电动化和智能化的供应商。“以前我们转向系统或者控制器里有一些芯片，但是量都不大，随着和纬湃科技一起，我们终于可以加入电气化俱乐部了。”张艺林说道。
东软睿驰基于AUTOSAR标准的软件开发平台NeuSAR已成功适配英飞凌AURIX 、Traveo系列等多款芯片，NeuSAR也已成为国内首家适配英飞凌最新一代MCU TC4X系列芯片的软件平台，可帮助提升整车的系统安全性，并在构建更高效的软件开发平台的基础上，实现成本控制并提升创新速度。东软瑞驰总裁兼CTO杜强表示，如今域控制器盒子中可能涉及到多家软件供应商共同开发，资源分配和问题定位非常困难。“基于英飞凌Hypervisor虚拟化技术，可以大大缩短项目的开发周期，同时AURIX TC4支持TSN，可以降低网络延迟，适合AEB等对实时性要求极高的关键应用。”
作为早期就与英飞凌建立创新中心的联合电子而言，双方一直携手在创新合作的最前线。联合电子副总经理郭晓潞说道，“联合电子搭建了一套面向服务的软件架构平台USP2.0（UAES Software Platform），提供标准化的车辆能力的服务组件，易于使用的开发工具，为客户提供一站式软件解决方案，它通过对车辆能力的抽象和封装，形成稳定高复用的服务件软服务软件层。”通过TC4以及USP2.0软硬件优势相结合，协助OEM快速向软件定义汽车方向演进。
分销商是英飞凌产品触达客户的关键一环，在专设的分销商对话环节上，威健国际中国区总经理张锦豪表示：“威健正在多方面帮助客户创造差异化，第一是利用英飞凌和其他品牌的产品共同开发解决方案，不断优化性能和性价比。第二是通过代理晶圆厂业务，与OEM合作帮助OEM直接生产芯片。威健不做产品，而是擅长把产品结合起来。”
艾睿电子中国及香港地区总裁李伟说道：“99%的客户痛点都在降本上，其实有一点大家往往忽略了，就是选择。比如选择一家关注利润率的原厂，可能价格就不好谈。即便是同一个厂商，不同的产品线间，利润率要求也是不同，这需要对厂商、产品及商务有更多的了解。”
安富利中国及香港地区总裁董花介绍道：“安富利一直在提升客户响应速度以及供应链的透明化，搭建了完善的IT系统，也正因此在经历了供应链短缺之后，安富利赢得了原厂和客户信任的口碑。”
英恒电子联合创始人张长艺说道：“英恒电子旗下的全资子公司金脉科技，拥有超过1000名工程师，超过20年的电控开发经验，所以可以和客户一起共同解决电气化和电动化的设计挑战。”
“代理商要做有增值价值的事情才有发展的空间，买进卖出的生意已经到头了。”北京晶川总裁周文定表示，“晶川在北京搭建了英飞凌全球认证的可视化实验室，可以不用开盖的情况下看到芯片内部的损耗点，不需要返回原厂进行质量分析，从而快速响应客户需求。”
另外，支持创业企业也是英飞凌深化与本土产业的融合行动之一。英飞凌于2024年初在大中华区发起并成立了“蒲公英俱乐部”，特别针对大众市场中的初创及中小型企业。这一新平台的建立，旨在加速技术与服务的创新升级，从而更有效地推动英飞凌汽车电子生态圈与本土汽车行业的深度融合，为本土汽车行业的可持续发展提供强有力的支持。本届IACE峰会期间，共有5家企业成为“蒲公英俱乐部”的首批创始会员，正式加入这一充满活力的合作平台。
写在最后
英飞凌为什么能够成长为全球第一的汽车芯片供应商？在IACE 2024上，我们或许知道了一些答案，通过持续的技术创新、丰富的方案组合、战略收购、全球合作以及本地化生态系统搭建等一系列举措，英飞凌通过提供底层基座，不断赋能全球特别是中国电动车市场的演进，实现低碳化和数字化的巨大愿景。在这一过程中，他们不仅丰富了客户的开发及量产体验，更获得了客户的认可与尊重。
正如英飞凌科技汽车电子事业部总裁Peter Schiefer所总结的：“我们能够获得巨大成功的原因在于我们具备提高客户解决方案价值的产品创新和系统能力。英飞凌的汽车半导体为未来更加清洁、安全和智能的交通出行奠定了基础。”
持续深耕中国市场，也是成功的重中之重。英飞凌科技高级副总裁、英飞凌科技汽车业务大中华区负责人曹彦飞总结道：“中国正在引领全球汽车低碳化和数字化转型趋势，中国车用半导体市场在新能源汽车、自动驾驶和域控制器等应用领域正在快速增长。作为全球市占率第一的汽车半导体供应商，英飞凌始终致力于为中国汽车行业的可持续发展提供强劲动能。凭借系统级的解决方案和广泛的产品组合，英飞凌在深化合作伙伴关系的同时不断加强自身市场竞争力，并将继续助力中国汽车厂商持续引领软件定义汽车的进程。”
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