6 種半導體技術,協助打造更安全且更智慧的車輛

從車身到內部系統,相較於過去,現今車輛使用了更多創新且有效率的半導體技術

12月 12, 2023

現今的車輛可能具有 200 至 2,000 個不等的半導體,供應電力、進行感測並處理資訊,確保乘車者安全無虞。最新穎的半導體創新,讓汽車製造商得以打造出技術超前的汽車。

然而,這些先進的半導體技術對駕駛人有何影響?

我之所以對汽車半導體產業的工作充滿熱情,在於身為一名駕駛,我會思考自己對車輛的期望和需求,同時我也身兼一名工程師,得以對汽車製造商在未來車輛設計所採用的技術發揮影響力。現在,駕駛人對車輛的期望與 20 年前截然不同。過去,駕駛人的主要考量是如何抵達目的地、駕車安全性,以及前往目的地的速度。

而現在,當車輛成為移動的必備工具,現今的駕駛會期待車子兼具舒適度與便利性的功能,例如可實現自動駕駛的感測器,或是可調節溫度的智慧座椅,駕駛人希望車輛擁有更高的安全性與智慧,包含可偵測乘車者或遺落物體的環景攝影機與系統。隨著 EV 成長趨勢,永續性也成為優先要務,TI 的技術有助於實現這些期望,打造出更智慧且更安全的車輛。

系統進化

在半導體創新的推動之下,汽車系統持續進化,並協助提供更安全、更舒適的駕駛體驗。讓我們看看其中一些系統:

先進電池管理系統 (BMS) 能更準確偵測電池充電狀態和健全狀態,提供更理想的特性分析,協助駕駛人延長行駛時間。改良的電池監控技術可延長 EV 電池的行駛距離,並重新塑造充電環境,整合如 DC 快速充電或插拔式電池等功能,以改善 EV 充電時間與擁有成本。

多種系統的效率提升且重量減輕 (諸如無線先進電池管理系統、牽引逆變器、車載充電器、DC/DC 充電器、暖氣與散熱系統等),進一步強化駕駛單次充電的行駛距離。

功率電子元件可支援高達 800 V 電壓,得以實現高效率的電源轉換並提高功率密度,同時可提供絕緣功能,進而開創更多、更快速且高效率的充電選擇。

先進駕駛輔助系統 (ADAS) 需要可靠的智慧技術,使車輛透過攝影機與雷達感測器準確感測周遭環境、可靠且安全地傳輸、處理並傳達感測器數據,進而實現即時決策。

這類系統或電子控制單元 (ECU) 的架構也在持續改變,電氣/電子架構正朝向分區架構進化,而此架構是依據 ECU (電子控制單元) 在車中的位置進行控制,而非取決於 ECU 的功能,例如 ADAS 或空調等原本不相互整合的系統,現在均已區域化以降低複雜性,並透過軟體實現各種功能與特色。軟體定義車輛架構需要快速且安全的通訊網路、準確的感測器、智慧且有效率的負載致動器、有效率的配電,以及高效能的集中式運算系統。

六種基礎技術

有六種基礎技術推動前述各系統進化,協助打造更安全、更智慧的車輛:

  1. 先進感測技術:從電壓感測乃至於倒車攝影機,感測技術是決定車輛整體安全性與可靠性的關鍵要素,準確的雷達、電流、電壓和位置感測就屬於此類。
  2. 電源:車輛中的電源技術必須能以更小的佔位空間,實現更高的功率密度與效率,例如採用精巧封裝的整合式解決方案、散熱管理需求較低但效率更高的切換穩壓器,以及可增進保護效果的診斷功能等,都屬於此類。
  3. 高電壓系統:若要讓 EV 達到業界目標,就需要採用高電壓系統,且最高需達 800 V 以上,本公司的高電壓技術可提供高效能與可靠性,進而強化安全性。例如隔離與頂尖電源轉換拓撲都屬於此類。
  4. 安全的數據傳輸:需於車輛內外傳輸的數據量與日俱增,本公司的介面產品組合可因應安全數據傳輸的頻寬需求,且無需犧牲訊號完整性,例如可隨著數據需求調整的彈性頻寬有線與無線解決方案,即屬於此類。
  5. 馬達控制:功能安全合規裝置可為多種馬達控制應用實例提供可靠性與可擴展性,例如具備控制演算法的整合式微控制器、具備整合式類比轉數位轉換器的馬達驅動器,以及可實現精密移動的感測積體電路等,都屬於此類。
  6. 處理:處理技術宛如車輛的大腦,若缺乏它,就無法讓汽車變得更智慧,從簡單的功能,到可支援高度先進與自動駕駛應用的複雜處理技術,均屬於此類。

現今汽車的運作方式不再受到 20 年前的限制,而我已迫不及待想看到未來 20 年後的汽車具備哪些功能。在提升駕駛安全性的同時,同時以實惠價格提供卓越體驗,只是這趟進化歷程的開始,我由衷期盼見證未來半導體如何繼續推動汽車技術邁向尖端,並重新定義駕駛體驗。