当前位置: 绝缘栅 >> 绝缘栅发展 >> 汽车芯片的多样类型及其在汽车技术中的应用
汽车芯片在现代汽车技术中扮演着至关重要的角色,它们按照功能可以被划分为控制类、功率类、传感器及其他多种类型。当前,市场主要由国际知名企业所占据。而通常所说的汽车芯片,特指那些用于计算的芯片,这些芯片又进一步细分为MCU芯片和AI芯片(即SoC芯片)。
接下来,我们将深入探讨其中一种重要的车用芯片——车规级MCU芯片。车规级MCU芯片在汽车电子控制单元(ECU)中发挥着核心作用,它们广泛分布于汽车的各种次系统之中,如悬挂、气囊以及门控等,主要负责汽车电子系统内部的复杂运算与数据处理。根据其处理数据的能力,MCU芯片可分为8位、16位和32位三个类别。
8位MCU芯片,以其简单且耐用的特性以及亲民的价格,常被用于低端控制功能,例如风扇、空调、雨刷以及天窗的控制。
相比之下,16位MCU芯片则更多地服务于中端控制功能,如引擎、齿轮、离合器以及悬吊系统的控制。
而32位MCU芯片,凭借其高工作频率、出色的处理能力和执行效能,正逐渐被应用于高端控制功能,并在L1和L2自动驾驶功能中扮演着不可或缺的角色。
统计数据显示,传统汽车每辆平均使用70颗以上的MCU,而智能电动汽车的MCU需求则超过颗。然而,随着汽车整车电子架构的日益集中化,MCU的用量和种类可能会逐渐减少,同时,高端MCU将逐步替代部分低端MCU的市场需求。
接下来,我们将进一步探讨另一种重要的车用芯片——AI芯片。AI芯片作为未来智能化汽车的核心,集成了CPU、图像处理GPU、音频处理DSP、深度学习加速单元NPU等多种功能。与专注于CPU运算的MCU不同,AI芯片在汽车领域中主要应用于智能座舱和自动驾驶两大领域。
智能座舱作为车载信息娱乐系统、流媒体后视镜、抬头显示系统、全液晶仪表、车联网系统以及车内乘员监控系统的综合体验中心,其功能的实现都离不开智能座舱的SoC芯片。这类芯片负责提供丰富的用户体验,为用户打造更加智能且便捷的车内环境。
自动驾驶芯片则是实现高级别自动驾驶的核心。它采用“CPU+XPU”的多核架构,以满足L3及以上级别自动驾驶所需的高算力。在自动驾驶的SoC芯片上,CPU作为控制中心,而XPU则负责进行AI运算,这些XPU可以是GPU、FPGA或ASIC等。
在自动驾驶AI运算方面,GPU、FPGA和ASIC各有千秋。GPU擅长处理数据密集型应用,尤其适合图形类机器学习算法;FPGA则对顺序类机器学习算法具有显著优势;而ASIC作为专用芯片,根据特定用户算法设计,具有体积小、重量轻、功耗低、性能优越以及成本效益高等特点。
随着汽车智能化水平的不断提升,AI芯片在汽车中的应用将愈发广泛且深入。它们将推动汽车技术的持续进步,同时为用户带来更加智能、安全和便捷的出行体验。功率半导体器件在电力转换与控制领域发挥着核心作用,广泛应用于各类电力系统之中。IGBT与MOSFET作为其中最具代表性的器件类型,在各种应用场景下均展现出至关重要的作用。
在传统燃油车时代,低压MOSFET以其稳定的性能和适中的成本受到青睐。然而,随着新能源汽车,特别是纯电动汽车(BEV)的迅猛发展,对功率器件的性能提出了更为严苛的要求。IGBT及高压MOSFET凭借其卓越性能,逐渐成为BEV中的主流选择。
IGBT,即绝缘栅双极型晶体管,融合了双极性晶体管(BJT)与绝缘栅场效应管(MOS)的双重优势,成为一种全控型电压驱动的大功率电力电子器件。它不仅具备BJT的低导通电压、大通态电流及小损耗特性,还结合了MOS的高开关速度、高输入阻抗、小控制功率和简单驱动电路等优点。
在电动汽车中,IGBT的应用广泛而不可或缺。电控系统中,IGBT模块将直流电高效转换为交流电,为汽车电机提供强劲动力;车载空调控制系统中,它则负责小功率直流/交流逆变,保障空调系统的稳定运行;充电桩中,IGBT模块更是作为关键开关元件,确保充电过程的安全与高效。
IGBT模块通常包含IGBT芯片、FWD芯片、主端子、辅助端子等多重组件,通过模块化设计提高了集成度,简化了外部电路连接,优化了电路布局,减小了引线电感。同时,从功能安全角度出发的设计考量也确保了模块的高可靠性,如多个IGBT芯片的并联使用增大了电流规格,金属基板的共享提升了散热性能等。这些特性使得IGBT模块成为电动汽车中不可或缺的功率转换与控制核心。综上所述,功率器件作为电力转换与控制的核心部件,在电动汽车领域扮演着举足轻重的角色。随着科技的不断演进和应用范围的持续扩大,功率器件的性能及稳定性正逐步得到提升,从而为电动汽车的蓬勃发展注入强劲动力。
接下来,我们将探讨另一类关键芯片——传感器类芯片。在汽车科技领域,传感器类芯片无疑占据了举足轻重的地位。它们仿佛是汽车的“感官器官”,为车辆提供了不可或缺的信息感知能力。传感器主要可分为两大类:一类是
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