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國芯科技集成化門區驅動控制芯片實現國產化突破,汽車電子「頂天立地」發展戰略落地開...

2024-09-10 17:02

近日,經過研發人員的刻苦攻關,國芯科技宣佈汽車電子集成化門區驅動控制芯片產品「CCL1100B」研發成功,這不僅是國產門區驅動芯片研發的突破,也是國芯科技汽車電子芯片領域「頂天立地」戰略落地的又一例證,顯示國芯科技奉行的長期主義策略和腳踏實地迎難而上的工作精神正在對公司的業務發展帶來推動力。

汽車車門控制器(Door Control Module, DCM),作為汽車智能化領域的核心電子部件,承擔着對車門及其周邊複雜電器系統——包括玻璃升降及防夾功能、中央門鎖系統、后視鏡智能調節與預熱、以及門燈控制等——的集中智能化管理任務。隨着汽車行業向智能化、舒適性、安全性、輕量化及模塊化方向的全面邁進,對車門控制器的集成化水平提出了更為嚴苛的要求。現代車門系統集成了執行器、精密傳感器、照明組件以及需精細控制、實時監測與保護的開關負載,這一切均依賴於車門控制器的高效運作。

門區驅動芯片,作為車門控制器的「心臟」,其性能直接決定了整個系統的效能與可靠性。高集成度的門區驅動芯片,通過精簡分立元件數量、縮短線束佈局,不僅促進了控制器的小型化與成本優化,更在顯著提升系統穩定性的同時,滿足了汽車電子行業對高度集成化與高可靠性的迫切需求。

聚焦汽車電子市場,全球年銷量穩定在約9000萬輛汽車,通過對國際和國內主要的門模塊供應商如科世達、經緯恆潤等的調研分析,對應集成化門驅動控制芯片的需求高達1億顆以上。而在我國,隨着每年3000萬輛新車的銷售,至少需要3000萬顆此類芯片,且目前這一市場100%依賴於進口。當前市場格局下,高集成化門區驅動芯片領域主要由歐洲巨頭ST(意法半導體)主導,其L99DZ100與L99DZ300系列芯片在門區領域佔據主導地位。這種國際壟斷態勢,為國內汽車零部件製造商帶來了芯片選擇受限與成本控制難題,增加了行業發展的不確定性風險。因此,加強國內高集成化門區驅動芯片的自主研發與生產,提升自給率與競爭力,已成為我國汽車電子芯片產業亟待解決的重要課題。

國芯科技在汽車電子領域已經執着耕耘十余載,特別是近幾年來堅守「頂天立地」的發展戰略,所謂「頂天立地」,是公司研發的產品始終定位在國產稀缺、技術壁壘高、實現難度大的產品,在產品性能上達到國際芯片巨頭的同等水平,直面與國際芯片巨頭進行競爭,持續推進國產替代,重點填補國內在汽車電子領域的空白產品。在此背景下,集成化門區驅動控制芯片產品CCL1100B的研發應運而生,其誕生顯示國芯科技的「頂天立地」戰略正在有效落地開花,它不僅能夠有效解決行業痛點,填補國內高集成度門區驅動芯片的空白,為國產汽車智能化車門控制器產品的穩健發展提供有力支撐,更有助於提升我國智能汽車產業自主可控與全球競爭力。

通過對比表,可以看出CCL1100B在關鍵功能和性能上已達到了國際汽車電子芯片巨頭ST競品相當的水平。

國芯科技門區驅動控制芯片與國外替代型號對比表

國芯科技門區驅動控制芯片CCL1100B的高度集成化特性顯著提升了系統效率與靈活性,支持多達6路直流電機(含5路內置功率管與1路內置預驅H橋馬達控制),並集成了10路高邊驅動器、后視鏡加熱與反眩光控制等功能,以及豐富的物理通訊接口(CAN FD、LIN)與電源模塊。該芯片的高集成度和高性能的研發主要體現在以下幾方面: 

大功率驅動管理的精細化設計

面對大功率驅動帶來的灌電流、抽電流及反向電動勢等極端考驗,設計團隊需採取全方位精細化策略。從工藝選擇到器件選型,再到模擬設計與后端佈局(layout)的每一步都需嚴格把控,確保在極端工況下芯片仍能保持高可靠性。公司深入調研國際主流BCD工藝,精選最優方案;同時,開發階段實施一系列嚴苛的可靠性測試,比如在85度環境温度下做嚴苛的堵轉測試等,以驗證設計的可靠性。 

熱管理的智能平衡

集成多種功能模塊導致芯片內部熱量積聚,公司通過智能熱管理策略實現功能與安全的雙重保障。不僅優化電路設計以減少熱量產生,還集成高效熱管理模塊,實時監測並調整散熱策略,確保在大功率驅動下既不影響功能實現,也不觸發誤報。通過不斷總結開發經驗並與模組廠商緊密合作,公司成功克服了這一挑戰。 

低功耗與快速喚醒技術的突破

支持多種功耗模式,特別是V1待機模式下的150ns內高可靠快速喚醒,對設計提出了極高要求。公司創新電源與時鍾管理技術,確保在極短時間內實現穩定輸出,同時優化喚醒源管理,防止異常喚醒,確保系統的高效穩定運行。 

高邊驅動與負載管理的精準控制

針對每路高邊驅動的遠端控制需求及複雜負載環境,公司採用精準設計與嚴格測試策略,確保在各種工況下驅動的穩定與可靠。通過持續優化算法與調整電路參數,公司有效提升了系統的適應性與魯棒性。

此外,針對加熱模塊、電機預驅模塊、防眩光模塊以及CAN和LIN接口模塊等獨特功能,公司採取定製化設計與測試方案,確保每個模塊都能完美融入整體系統,實現功能的最優化與性能的最大化。

根據應用端的反饋,無論是燃油車還是新能源車,門區功能普遍呈現出高度的標準化與必要性,涵蓋后視鏡調節、加熱、車窗升降、門鎖控制、安全鎖設置、氛圍燈及閲讀燈等關鍵功能。然而,當前汽車行業為降低成本的趨勢顯著,導致分配給門區控制模組的物理空間日益緊湊。這一限制直接促使模組設計向高度集成化發展。隨着智能汽車技術的快速發展與消費者對車門功能多樣化和個性化的不斷追求,預計未來集成化門區驅動芯片的需求將以每年10%至15%的速度增長,為包括CCL1100B在內的國產芯片產品提供了前所未有的市場機遇和廣闊的發展空間。

(國芯科技)

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