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安森美:深耕工业领域,以创新技术驱动行业发展

在工业领域快速发展的当下,安森美凭借其在功率器件、无线连接芯片及智能功率模块等方面的技术优势,积极应对行业需求与挑战。近日,中电网采访了安森美电源方案事业部业务拓展 Sean Gao 和模拟与混合信号事业部业务拓展高级经理 Henry Yang,围绕公司核心技术、产品应用及市场布局等方面展开深入讨论。

SiC工业领域需求强劲

安森美在工业领域的应用路线及与汽车领域技术有哪些关联?Sean Gao分析道,SiC在汽车电气化领域的大规模应用,加速了自身技术发展和成本降低,未来工业领域将成为其另一重要增长点,如太阳能、伺服电机等场景。与Si IGBT等传统技术相比,在一些工业应用中,限制采用SiC的主要因素仍然是成本。

 

相较于消费电子、汽车等行业,工业应用对功率器件在可靠性、品质和产品生命周期等方面的要求独具特点。工业产品通常设计导入周期长,要求功率器件的可靠性高、品质稳定。汽车产品对安全的要求极高,需通过车规级测试,不过从提高能效和功率密度的角度来看,要用到的基本技术都差不多。例如,与电动汽车行业中提高车辆电压类似,SiC 技术也使太阳能发电场能够提高组串电压以及降低损耗,如安森美的EliteSiC M3e MOSFET 在可靠且经过实际验证的平面架构上显著降低了导通损耗和开关损耗。与前几代产品相比,EliteSiC M3e能够将导通损耗降低 30%,并将关断损耗降低多达 50% 。通过延长 SiC 平面 MOSFET 的寿命并利用 EliteSiC M3e 技术实现出色的性能,安森美可以确保坚固性和稳定性,使其成为关键电气化应用的首选技术。就可靠性而言,太阳能发电场和海上风力发电对电气元件而言是极具挑战性的环境,而正是在这些环境中,SiC技术支持更高的温度、电压和功率密度和高频率运行,可以实现更可靠、更小、更轻的系统。

低功耗蓝牙技术提供强大支持

在低功耗无线连接芯片如何支持设备远程监控及保障安全性方面,Henry Yang 介绍,安森美(onsemi)凭借其低功耗蓝牙(BLE)技术,为设备远程监控提供了强大支持,在确保低功耗和安全性的同时实现了卓越性能。这其中安森美的RSL15 表现十分出色。

RSL15是一款基于Arm Cortex®-M33处理器的超低功耗安全BLE 5.2无线MCU,非常适合工业应用。凭借内置电源管理、宽电源电压范围、灵活的GPIO和时钟方案以及广泛的外围设备,RSL15可为高性能和超低功耗应用提供最大的设计灵活性。

RSL15 通过EEMBC ULPMark™-CoreMark 认证,创下蓝牙 5.2 能效新纪录。其睡眠模式功耗低至50 nA,配合创新的Smart Sense 模式,允许在深度睡眠时持续监测传感器数据(如 ADC 阈值触发唤醒),实现 “监测 - 休眠” 的动态功耗管理。例如在工业场景中,RSL15 可支持传感器节点仅用一枚纽扣电池运行长达 10 年,极大降低维护成本。

蓝牙 5.2 的到达角(AoA)和离开角(AoD)技术赋予 RSL15 厘米级定位能力,适用于仓储资产追踪、医院设备管理等场景。同时,RSL15 支持多跳通信,可通过网关与 Wi-Fi、蜂窝网络协同,构建覆盖更广的远程监控网络。例如在医疗领域,RSL15 可将可穿戴设备数据通过蓝牙传输至本地网关,再经云端实现跨区域患者健康监测。

同时,RSL15 Cortex-M33处理器配备TrustZone  Armv8-M安全扩展,构成了安全平台的基础。可以支持CryptoCell, TrustZone等加密手段,实现端到端的整个生命周期密钥管理,允许开发定制的专有安全解决方案。

安森美 RSL15 通过硬件级能效优化、精准定位能力、全链路安全防护,为设备远程监控提供了可靠的端到端解决方案。

智能功率模块简化工业机器人设计

对于智能功率模块(IPM)和电机驱动 IC 在工业机器人中如何简化设计,Sean Gao 提到,安森美的 IPM 通过高度集成化设计等方式,有效简化工业机器人电机驱动系统设计。

安森美的 EliteSiC SPM 31 IPM 系列正是此类技术的代表,其全集成设计包括3路独立的上桥栅极驱动IC、下桥驱动及保护电路 (LVIC)、六个EliteSiC MOSFET和一个温度传感器,简化设计并缩小电路板尺寸,在超紧凑封装内实现了超高能效与功率密度。

安森美的IPM通过硬件集成化、全链路保护、工具链优化,从设计阶段到量产阶段全面降低工业机器人的复杂度,不仅满足当前高精度、高可靠性的需求,更为下一代协作机器人和 AGV 提供了可扩展的平台。

积极应对工业设备能效法规升级

当涉及工业设备能效法规升级对芯片设计的新要求及安森美的应对之策时,Sean Gao指出,安森美通过宽禁带半导体技术突破、智能功率模块(IPM)的集成化设计及端到端能效解决方案,全面应对法规要求,推动工业设备向高效、可靠、低碳方向升级。

新一代功率半导体器件为满足这一需求提供了关键支持。这些器件支持更高的开关频率,实现了更低的导通损耗和开关损耗,从而提升了整个电机驱动系统的效率。例如:如安森美推出的采用了新的场截止第7代(FS7)绝缘栅双极晶体管(IGBT)技术的1200V SPM31智能功率模块,与市场上其他领先的解决方案相比,能效更高、尺寸更小、功率密度更高,因而总体系统成本更低,非常适合三相变频驱动应用,如热泵、商用暖通空调系统以及工业泵和风扇。而第7代1200V 800A QDual3 IGBT功率模块与其他同类产品相比,功率密度更高,且提供高10%的输出功率,带来业界领先的能效表现,有助于降低系统成本并简化设计,也非常适合用于大功率工业电机驱动器。

安森美的EliteSiC 共源共栅结型场效应晶体管(Cascode JFET)的增强性能是当前人工智能数据中心、储能和直流快充等 AC-DC 电源单元中实现更高的效率的优质之选,该器件基于独特的"共源共栅(Cascode)"电路配置——将常开型碳化硅JFET器件与硅MOSFET共同封装,形成一个集成化的常闭型碳化硅FET器件。我们的碳化硅Cascode JFET能够轻松、灵活地替代IGBT、超结MOSFET以及碳化硅MOSFET等任何器件类型,其低 RDS(ON)、低输出电容和高可靠性等独特优势,能够提供卓越的性能。碳化硅 Cascode JFET架构使用标准硅基栅极驱动器,简化了从硅到碳化硅的过渡过程,可在现有设计中实施。

安森美通过材料创新、架构优化(高集成 IPM)、工具赋能(参考设计/仿真),系统性应对能效法规升级带来的挑战。我们不仅提供符合当前标准的产品,更通过技术前瞻和开放生态,帮助客户在未来 5-10 年持续满足更严苛的能效要求。

本地化技术团队快速响应需求

关于亚洲市场的技术支持,Sean Gao 表示,安森美在亚洲建立了覆盖多地的本地技术支持团队,这些团队由经验丰富的工程师组成,能及时为工业客户提供技术咨询、方案设计、故障排查等全方位服务,大幅缩短问题解决周期,切实提升客户满意度。

小结

从 SiC/GaN 等功率器件的创新应用,到低功耗无线连接芯片的可靠表现,再到智能功率模块对设计的简化,以及对能效法规升级的积极应对,安森美全方位布局工业领域。在未来,安森美还将紧跟工业领域智能化、绿色化发展趋势,持续加大研发投入,探索前沿技术与工业应用的深度融合,不断推出更具竞争力的产品与解决方案,助力工业领域迈向更高质量的发展阶段。

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