纳芯微车规传感器解决方案赋能汽车电动化、智能化发展
【导读】在日前举办的2023深圳国际传感器与应用技术展览会（Sensor Shenzhen 2023）上，纳芯微产品线总监赵佳博士发表精彩演讲，分享了行业趋势、传感器芯片国产化历程和未来市场机会，并接受了媒体采访。
赵佳表示，智能传感器是智能化时代信息系统与外界环境交互的重要手段和感知信息的主要来源，也是决定未来信息技术产业发展的重要基础。近年来国内不断发布的利好政策为国产化替代提供了巨大市场机遇。国产半导体厂商唯有继续沉淀，精耕细作，更好地理解客户需求，助力客户提升差异化竞争力，才能在快速发展中站稳脚跟。
智能传感器的发展与布局
传感器是一个高度融合的领域，涵盖材料、物理结构、电路等方面，纳芯微就是一家从事高性能、高可靠性模拟信号和混合信号芯片的公司。据赵佳介绍，纳芯微成立于2013年，根据2022年报数据，公司2022年年度实现营业收入为16.70亿元。
纳芯微企业战略是用感知驱动未来，基于构建数字世界和现实世界的桥梁进行产品布局，涵盖前端感知系统、中间数字互连，到后端反馈现实世界的驱动系统。对于如何保持技术领先地位？赵佳表示，纳芯微的技术、产品开发核心逻辑是聚焦核心市场和应用规划产品布局。
首先在公司文化层面鼓励创新，“持续学习，坚持长期价值”；尊重技术，重视工程师文化建设和对工程师的长期培养，持续不断进行技术创新和分享。作为一家立足于长期发展的科技公司，纳芯微研发方面持续投入，吸引和长期培养优秀人才是保持技术领先的关键。
第二是与行业头部客户紧密合作，不断增强系统方案研究能力，通过与系统厂商的深度沟通识别终端客户的系统应用痛点，助力客户提升差异化竞争力；同时也与行业关键客户以战略合作的形式共同定义引领行业发展的新产品。
第三是建立可靠、可信赖的质量体系保障，从产品的研发、测试、生产到交付，纳芯微建立了全面的质量管理流程和体系，对质量严格把关以保证产品具有竞争力。
产品布局方面，纳芯微比较成熟的量产传感器产品包括磁传感器、压力传感器和温湿度传感器；此外，还为合作伙伴提供整套传感器、调理电路设计，还有未来的技术组合和储备。
赵佳回顾到，纳芯微在传感器领域的积累较早，2014年量产第一颗加速度计调理芯片，之后在高精度信号链、隔离接口和电机驱动方面都有了技术储备。纳芯微在汽车传感器应用方面的布局包括智能座舱、车身系统、混动及新能源动力总成、电池管理、OBC/DCDC、热管理系统等。
纳芯微的主电机电流和母线电流传感器也是国内最早实现量产的，主要用在热管理系统的复杂工作环境，这方面压力传感器、电流传感器、位置传感器布局非常丰富。
赵佳表示，霍尔电流传感器芯片研发历时三年，2021年推向市场，2022年同类产品国内发货量领先。在功率大、要求非常高的汽车主驱电机解决方案中，纳芯微的方案也已广泛应用。
纳芯微涉足汽车应用的第一颗量产芯片是2016年应用在汽车里的刹车压力芯片，涵盖传统动力总成进气压力、出气压力、节气门位置踏板、位置液面检测以及真空助力、油压等布局。现在，各种接口互连、供电电源、驱动侧、运放、高精度参考都有完整的解决方案。
他自豪地说，目前市面上主流汽车中都有纳芯微的芯片。在产业化落地方面，纳芯微也在引领，OBC/DCDC产品都已量产。
最近，纳芯微与大陆集团旗下合资公司陆博就乘用车关键零部件轮速传感器本土化项目签署产品合作协议，在技术与安全领域深度合作，共同推进汽车芯片国产化进程。纳芯微的汽车电子产品布局、装车量以及装车后的质量表现获得了国际大厂的认可。
传感器和信号链的重点布局
从纳芯微的产品路线图可以看出，纳芯微始终坚持聚焦汽车电子和泛能源行业（包括模块电源、光伏、储能、工控、电力电子、白电等），围绕传感器、信号链和电源管理三大领域不断丰富产品矩阵。
据赵佳介绍，汽车是纳芯微的主要目标市场之一，通过持续深耕汽车电动化和智能化应用，不断提高国产芯片的覆盖率。电动化方面，在新能源汽车主驱逆变器、电池管理系统、OBC/DCDC、PDU和热管理系统中纳芯微布局了丰富的产品组合；智能化方面，汽车照明、智能座舱、整车域控应用领域纳芯微也在同步发力。
目前，纳芯微的车载产品类型覆盖压力传感器、磁传感器、通用信号链芯片、专用处理器芯片、数字隔离器和隔离采样芯片、接口芯片、栅级驱动芯片、电机驱动芯片、车灯驱动芯片、电源芯片等。
在传感器和信号链方面，纳芯微重点布局了几大类产品：
01 磁传感器
磁电流传感器：信号宽度可达2MHz，性能优越，主要应用于新能源汽车OBC/DC-DC、电驱系统；
线性霍尔电流传感器：NSM203x是基于聚磁环大量程电流检测的高精度传感器解决方案，广泛应用于电动汽车电驱系统相电流检测，以及工业电机控制和光伏逆变器等电流模块的大电流检测；
角度传感器：支持-40℃-150℃ 360°旋转角度精确测量，如车规磁角度传感器NSM301x适用于汽车阀门、汽车智能雨刷等应用的非接触式角度检测。
轮速传感器：与大陆集团旗下合资公司陆博签署了乘用车关键零部件轮速传感器本土化项目产品合作协议，定义和开发的轮速传感器产品，共同推进汽车芯片国产化进程。
02 温湿度传感器
纳芯微单片集成数字输出温湿度传感器NSHT3x系列温湿度传感器，采用高可靠性MEMS湿敏电容技术和CMOS芯片工艺，典型精度误差为±3%RH，典型温度精度±0.3℃，典型湿度精度±3%，性能行业领先。
纳芯微汽车级湿度传感器NSHT3x系列，可测量相对湿度和温度，已应用于车载激光雷达、智能座舱，如汽车智能除雾解决方案等。
如今，纳芯微已形成了面向汽车、工控等领域较为完善的产品覆盖，部分产品的功能和性能已经达到国际领先技术水平，比如数字隔离及接口芯片、隔离采样芯片、门驱类产品、电流传感器芯片等。
本土企业发展机会何在？
赵佳认为，从市场应用看，从家电到汽车，再到城市，都将变得越来越智能和互连，传感器产业新的增长点是智能化和物联网，也为本土企业提供了发展机会。以汽车智能化为例，纳芯微在传感器领域的领先技术正在充分施展，如霍尔电流传感器可广泛用于OBC/DCDC、主驱电机等应用，实现高可靠性、高性能的电流采样；压力传感器用于新能源汽车电池包压力检测，在电池发生热失控时及时提供报警信息，为乘员预留安全逃生时间；温湿度传感器用于汽车车窗防雾、空调出风口等。
从技术发展趋势看，随着可靠性的提升，各类系统逐渐从开环控制转向闭环控制，这意味着对传感器的需求将大量提升，比如系统指令发出后，会使用位置传感器、光学传感器或扭矩电流传感器检查命令是否执行到位。
他认为，本土厂商的发展机会首先要专注于重点应用市场的快速增长态势，特别是正引领国内乃至全球市场发展的客户群体。作为一个贴近市场的本土企业，纳芯微有机会与领先企业保持持续深度对话，洞悉应用市场的发展趋势，更好地满足客户需求，提供相匹配的芯片解决方案。
灵活、弹性、快速的响应能力也很重要，需要更加敏锐地察觉和快速反馈本土的宏观政策、客户需求、供应链、人才市场以及内部组织等变化，为客户提供更快速的响应和灵活的支持。
车规芯片具有研发周期长、车厂试验平台及规模应用要求高等特点，门槛较高。近年来，产业链黑天鹅事件频发，特别是我国新能源汽车快速发展为国产芯片提供了机会窗口。
不论是国产芯片公司的数量、所涉及的汽车芯片种类，还是汽车行业的应用规模、批量装车后的质量表现，纳芯微都取得了不错的进展。在某些细分领域，纳芯微不仅做到了国产替代，还成为了行业领导者，比如数字隔离器已在新能源汽车三电系统中广泛应用。纳芯微还为客户提供信号感知、隔离接口、功率驱动、电源管理等丰富的模拟和混合信号芯片产品，赋能汽车电动化和智能化。
产品质量源于完备的质量管理体系
赵佳指出，在质量管理体系方面，车规关注最多的是AEC-Q100，但事实上芯片上车量产，随着装车量的增加，能够有稳定的质量表现、不出事故、达到零失效，只靠AEC-Q100是远远不够的。AEC-Q100只是最后环节的质量和可靠性保证，而不包括全部芯片开发，因此，如果要做严格的车规的质量管理，需要一个完整的体系，包括从芯片设计、工艺设计、晶圆封测等流程的深入耕耘，最终才可以实现的可靠、可信赖的产品，装车之后让用户开着放心。
他说，纳芯微从一开始就非常重视产品质量，拥有完备的质量管理体系，这意味着从产品研发到生产的过程中，都会严格遵照质量管控规范。纳芯微特有的“双R”方针（Robust & Reliable）保障了高品质的产品和服务。在汽车、光伏、工业控制等高壁垒行业备受客户信赖。
纳芯微深刻认识到车规产品对可靠性的要求不仅仅是通过AEC-Q100可靠性认证，而是对产品生命周期内各个环节的全面严格要求，需要内外兼修，才能达成车规质量要求。公司一直很重视质量方面的投入，包括人员、组织架构、产品研发体系和生产管控体系等环节都有全面的质量管理方针，并确保落实和执行。
随着在客户端对国产的前期验证完成之后，纳芯微践行的“可靠、可信赖”价值观保障了高品质的产品和服务，在汽车、光伏、工业控制等高壁垒行业备受客户信赖。此外，纳芯微已奠定了稳定、可靠的质量体系基础，建立了较为完善的流程化体系，通过不断提高公司的组织能力来提升自身的核心竞争力。
高质量发展需要产业链协同
近两年，半导体行业全球供应链受到挑战，与此同时，国内不断发布的利好政策为半导体产业的发展保驾护航，为国产化替代带来了巨大市场机遇。
赵佳强调，随着“缺货”情况的缓解，国产半导体厂商还需继续沉淀，精耕细作，在顺应国产化进程趋势的同时，更好地理解客户需求，助力客户提升差异化竞争力，才能在市场的快速发展中稳步发展。
传感器需要非常多元化、跨学科的合作，无论从物理结构到材料、电路到后端封测，每个品类都有非常高的门槛和难度。从产业链看，如果要把中国传感器事业推向更高质量的发展，需要依赖行业更多的交流和深入的合作，需要产业链的配合和协同发展。
来源：PSD功率系统设计 ，作者刘洪
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